JPH0335118A - Structure of electrostatic capacity type detection head permitting accurate extension - Google Patents

Structure of electrostatic capacity type detection head permitting accurate extension

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JPH0335118A
JPH0335118A JP17086689A JP17086689A JPH0335118A JP H0335118 A JPH0335118 A JP H0335118A JP 17086689 A JP17086689 A JP 17086689A JP 17086689 A JP17086689 A JP 17086689A JP H0335118 A JPH0335118 A JP H0335118A
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JP
Japan
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electrode
variable
measurement
core
reference ring
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JP17086689A
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Japanese (ja)
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Atsushi Kanayama
金山 淳
Akio Fujita
藤田 暁夫
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Kawaguchiko Seimitsu KK
Original Assignee
Kawaguchiko Seimitsu KK
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce errors by divided areas by dividing the core electrode part of a measuring common electrode which moves according to displacement by length which is nearly a half as long as its measurement range and providing movable electrodes and reference ring electrodes corresponding to the two core electrode parts. CONSTITUTION:When the length from a start point to a switching origin P near a mid-point is measured, a movable electrode A1 and a reference ring electrode C1 are applied with opposite-phase voltages of the same frequency. Consequently, capacity Cm is formed between the electrode A1 and a core electrode part B1 and capacity Cr is formed between the electrode C1 and a reference core electrode D. A current (i) is induced at a common electrode B by those capacity Cm and capacity Cr. This current is proportional to the displacement of the electrode B and the quantity of the displacement can be measured from this current. Further, when subsequent measurements are taken from an origin P, a movable electrode A2 and a reference ring electrode C2 are applied with opposite-phase voltages of the same frequency. At this time, the current (i) induced at the electrode B is obtained by the capacity Cm formed between the electrode A2 and a core electrode part B2 and the capacity Cr formed between the electrode C2 and electrode D.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、機械的な変位量を静電容量の変化量として
電気信号に変換する静電容量型検出ヘッドの構造に関す
るものであり、特に基準容量と可変容量を有し、可変容
量値を基準容量値と比較することによって機械的変位を
得るようにした検出ヘッドの測定変位量を精度良く延長
できるようにした構造に関する。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to the structure of a capacitive detection head that converts an amount of mechanical displacement into an electrical signal as a change in capacitance. The present invention relates to a structure capable of accurately extending the measured displacement amount of a detection head having a reference capacitance and a variable capacitance, and obtaining mechanical displacement by comparing the variable capacitance value with the reference capacitance value.

〈従来の技術〉 従来のこの種の静電容量型検出ヘッドとしては、第4図
に示すような概略構造を有するものがあった。
<Prior Art> A conventional capacitive detection head of this type has a structure as shown in FIG. 4.

これは、測定開始点を調整する固定された調整用の容量
と、可変する測定用の容量とを備えたものである。
This includes a fixed adjustment capacitor for adjusting the measurement starting point and a variable measurement capacitor.

即ち、この検出ヘッドは、円筒状の可変電極1と、この
可変電極1内の中心線上を可動するコア電極2と、この
コア電極2と例えばフレキシブルケーブル4などによっ
て電気的に接続されている調整コア電極3と、調整コア
電極3の外周に中心的に配置されているリング電極5と
がら構成されている。
That is, this detection head includes a cylindrical variable electrode 1, a core electrode 2 movable on the center line within the variable electrode 1, and an adjustment electrode electrically connected to the core electrode 2 by, for example, a flexible cable 4. It is composed of a core electrode 3 and a ring electrode 5 centrally arranged around the outer periphery of the adjustment core electrode 3.

この検出ヘッドにおいては、第4図に示すようにコア電
極2の先端が可変電極1内に少しだけ挿入された状態で
、可変電極1とコア電極2とによって形成される容量C
mと、調整コア電極3とリング電極5とによって形成さ
れる容量Crとからコア電極2上に誘起される電流の和
がゼロとなるように設定もしくは調整される。
In this detection head, with the tip of the core electrode 2 slightly inserted into the variable electrode 1 as shown in FIG. 4, the capacitance C formed by the variable electrode 1 and the core electrode 2
It is set or adjusted so that the sum of the currents induced on the core electrode 2 from the capacitance Cr formed by the adjustment core electrode 3 and the ring electrode 5 becomes zero.

これにより、このときのコア電極2の先端が位置する8
点が測定上のゼロスタート点となる。
As a result, the tip of the core electrode 2 at this time is located at the 8
This point is the zero starting point for measurement.

そして、コア電極2が8点を越えて更に可変電極1内に
挿入されると、8点からの変位Xに比例して変化する電
流iがコア電極2上に得られ、この電流値から変位を測
定する。
When the core electrode 2 is further inserted into the variable electrode 1 beyond 8 points, a current i that changes in proportion to the displacement X from the 8 points is obtained on the core electrode 2, and from this current value the displacement Measure.

〈発明が解決しようとする課題〉 上記構成からなる静電容量型検出ヘッドにおいて、その
測定範囲を40mm、50mmあるいはそれ以上といっ
た長ストロークに設定するには、コア電極2の長さり、
及び可変電極1の長さL2を少なくとも測定範囲以上の
長さにする必要がある。例えば、測定範囲を40mmと
すると、L2≧40mm、LL≧40mmに設定するこ
とが必要となるに のように測定範囲が数十mm以上になると、1μmある
いは0.1μm以上のオーダの精度を測定範囲全域にわ
たって確保するためには、コア電極及び可変電極の全長
にわたって円筒度、表面粗さなどの形状的な幾何公差を
極めて小さくすること、即ち加工上の誤差を極度に小さ
く押さえることが必要である。
<Problems to be Solved by the Invention> In the capacitive detection head having the above configuration, in order to set the measurement range to a long stroke such as 40 mm, 50 mm or more, the length of the core electrode 2,
It is also necessary to make the length L2 of the variable electrode 1 at least longer than the measurement range. For example, if the measurement range is 40mm, it is necessary to set L2≧40mm and LL≧40mm.If the measurement range is several tens of mm or more, the accuracy can be measured on the order of 1μm or 0.1μm or more. In order to ensure this over the entire range, it is necessary to keep the geometrical tolerances such as cylindricity and surface roughness extremely small over the entire length of the core electrode and variable electrode, that is, to keep the machining errors to an extremely small level. be.

このことは直ちにコストアップにつながることは勿論の
こと、電極などを加工する加工機械そのものの精度上の
制限を余儀なくされることになるという課題があった。
This not only immediately leads to an increase in costs, but also poses the problem of being forced to limit the accuracy of the processing machine itself that processes the electrodes and the like.

本発明の目的は、加工コストの上昇を招くことがなく、
且つ加工機械の精度による制限を受けずに精度良く測定
範囲を延長することができる静電容量型検出ヘッドの構
造を提供することにある。
The purpose of the present invention is to avoid increasing processing costs,
Another object of the present invention is to provide a structure of a capacitive detection head that can extend the measurement range with high precision without being limited by the precision of processing machines.

く課題を解決するための手段〉 本発明の静電容量型検出ヘッドは、同一中心線上に併列
配置された円筒状の第1及び第2の可変電極A、、A2
と、第1及び第2のコア電極部B3.B2を有し、中心
線上を可動する測定共通電極Bと、測定共通電極と電気
的に接続され、且つ固定されている基準コア電極りと、
この基準コア電極りの外周に同心状に設けられた第1及
び第2の基準リング電極C,,C2とを備えており、測
定範囲の前段では第1の可変電極1内 Asと第1の基
準リング電極C1に電圧を印加し、−力測定範囲の後段
では第2の可変電極A2と第2の基準り〉・グミ極C1
に電圧を印加して、それぞれこのときに共通電極Bに誘
起される電流iから変位を測定している。
Means for Solving the Problems> The capacitive detection head of the present invention includes first and second variable electrodes A, A2, which are cylindrical and arranged in parallel on the same center line.
and first and second core electrode portions B3. B2, a measurement common electrode B movable on the center line; a reference core electrode electrically connected to the measurement common electrode and fixed;
First and second reference ring electrodes C, C2 are provided concentrically around the outer periphery of this reference core electrode. A voltage is applied to the reference ring electrode C1, and at the latter stage of the force measurement range, the second variable electrode A2 and the second reference ring are connected to the gummy electrode C1.
A voltage is applied to each, and the displacement is measured from the current i induced in the common electrode B at this time.

く作用〉 本発明の静電容量型検出ヘッドにおいて、始点より中点
近傍の切替原点Pまでの測定は、第1の可変型f!A 
tと第1の基準リング電極C1にそれぞれ同一周波数で
逆相の電圧を印加する。
In the capacitive detection head of the present invention, measurement from the starting point to the switching origin P near the midpoint is performed using the first variable type f! A
Voltages having the same frequency and opposite phases are applied to the reference ring electrode C1 and the first reference ring electrode C1.

これにより、第1の可変電極AIと第1のコア電極部B
1との間に容量Cmが形成され、又第1の基準リング電
wlCIと基準コア電極りとの間に容量C!−が形成さ
れる。
As a result, the first variable electrode AI and the first core electrode part B
A capacitance Cm is formed between the first reference ring electrode wlCI and the reference core electrode wlCI, and a capacitance C! - is formed.

これらの容量Cm、Crにより共通電極Bには電流iが
誘起される。この電流iは、共通電極Bの変位に比例す
る電流であり、この電流から変位量を測定することがで
きる。
A current i is induced in the common electrode B by these capacitances Cm and Cr. This current i is a current that is proportional to the displacement of the common electrode B, and the amount of displacement can be measured from this current.

又、切替原点Pからそれ以降の測定は、第2の可変電極
A2と第2の基準リング電極C2にそれぞれ同一周波数
で逆位相の電圧を印加する。そして、このときに第2の
可変電極A2と第2のコア電極部B2との間に形成され
る容量Cmと、第2の基準リング電極C2と基準コア電
極りとの間に形成される容量Crとにより共通電極Bに
誘起される電流iを得ている。
Further, for measurements after the switching origin P, voltages having the same frequency and opposite phases are applied to the second variable electrode A2 and the second reference ring electrode C2, respectively. At this time, a capacitance Cm formed between the second variable electrode A2 and the second core electrode portion B2, and a capacitance Cm formed between the second reference ring electrode C2 and the reference core electrode portion A current i induced in the common electrode B by Cr is obtained.

〈実施例〉 以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。<Example> The present invention will be described in detail below based on the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る静電容量型検出ヘッド
の構造を示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the structure of a capacitive detection head according to an embodiment of the present invention.

A1は円筒状の第1の可変電極であり、A2は同じく円
筒状の第2の可変電極である。
A1 is a cylindrical first variable electrode, and A2 is a cylindrical second variable electrode.

この第1及び第2の可変電極AI、A2は、その中心が
同一中心線上に位置するように一定の間隔をあけて配置
されている。
The first and second variable electrodes AI and A2 are arranged at a constant interval so that their centers are located on the same center line.

10は第1及び第2の可変型t?jA1,A2間の間隔
を一定に保つための絶縁部材であり、第1及び第2の可
変電極A 1 、 A 2間に介装されている。
10 is the first and second variable type t? jIt is an insulating member for keeping the interval between A1 and A2 constant, and is interposed between the first and second variable electrodes A1 and A2.

Bは第1及び第2の可変電極A、、A2内の中心線上を
可動する測定共通電極である。
B is a measurement common electrode movable on the center line within the first and second variable electrodes A, , A2.

この測定共通電極Bには、第1のコア電極部B1と第2
のコア電極部B2が設けられている。
This measurement common electrode B includes a first core electrode part B1 and a second core electrode part B1.
A core electrode portion B2 is provided.

この第1及び第2のコア電極部B、、B2は、一定の間
隔をあけて測定具通電極Bに取り付けられており、それ
らの外周面と第1及び第2の可変電極A I、 A 2
の内周面とが所定の間隔になるように配置されている。
The first and second core electrode portions B, B2 are attached to the measurement tool conducting electrode B at a constant interval, and their outer peripheral surfaces and the first and second variable electrodes A I, A 2
are arranged so that the inner circumferential surface thereof is at a predetermined interval.

20はシールドリングであり、リング状の絶縁スペーサ
21.23と円筒状の絶縁スペーサ22を介して第1及
び第2のコア電極部Bl、B2間に配装されている。こ
のシールドリング20と絶縁スペーサ21,22.23
により第1及び第2のコア電極部B1,B2との間隔は
一定に保たれる。
A shield ring 20 is arranged between the first and second core electrode portions Bl and B2 via ring-shaped insulating spacers 21, 23 and cylindrical insulating spacers 22. This shield ring 20 and insulating spacers 21, 22, 23
Therefore, the distance between the first and second core electrode portions B1 and B2 is kept constant.

尚、このシールドリング20は本実施例においてはアー
スされている。
Note that this shield ring 20 is grounded in this embodiment.

Dはコイルバネ30などによって測定共通電極Bと電気
的に接続され且つ固定されている基準コア電極である。
D is a reference core electrode that is electrically connected to and fixed to the measurement common electrode B by a coil spring 30 or the like.

cl、C2は円筒状の基準リング電極であり、それらの
内周面と基準コア電極りの外周面とが所定の間隔になる
ように同心状に配置されている。
cl and C2 are cylindrical reference ring electrodes, which are arranged concentrically so that their inner peripheral surfaces and the outer peripheral surface of the reference core electrode are spaced apart from each other by a predetermined distance.

次に第1図乃至第3図を用いて上記構成からなる静電容
量型検出ヘッドの動作及び作用を説明する。
Next, the operation and function of the capacitive detection head having the above structure will be explained using FIGS. 1 to 3.

第1図に示すように、第1のコア電極部B、の先端が第
1の可変電極AI内の開口部付近のa点まで挿入された
状態において、第2のコア電極部B2は絶縁部材10内
に位置している。
As shown in FIG. 1, when the tip of the first core electrode part B is inserted up to point a near the opening in the first variable electrode AI, the second core electrode part B2 is inserted into the insulating member. It is located within 10.

この状態のとき、第1の可変電極A、に一定の交流電圧
VIを印加し、これと同時に第1の基準リング電極C1
には交流電圧V8と同一周波数で逆相の交流電圧V2を
印加する。又、このときに第2の可変電流A2及び第2
の基準リング電極C2を共にアースする。
In this state, a constant AC voltage VI is applied to the first variable electrode A, and at the same time, the first reference ring electrode C1
An AC voltage V2 having the same frequency and opposite phase as the AC voltage V8 is applied to the AC voltage V8. Also, at this time, the second variable current A2 and the second
Both reference ring electrodes C2 are grounded.

このときに、第1の可変型[t A lと第1のコア電
極部B1との間及び第1の基準リング電Pi c 1と
基準コア電極Dとの間に、それぞれ容量Cm。
At this time, a capacitance Cm is established between the first variable type [t A l and the first core electrode portion B1 and between the first reference ring voltage P i c 1 and the reference core electrode D, respectively.

Crが形成される。この容量Cm、Crにより測定具通
電ff1iBにはそれぞれ電流が誘起され、その電流の
和iがゼロとなるように電圧V2を設定するゆ 尚、電圧V2を変えずに、第1の基準リング電極C1に
設けられた調整ネジ41により、第1の基準リング電極
CIと基準コア電極りとの間の間隔を調整することによ
り電流iの値をゼロにしても良い。
Cr is formed. Currents are induced in the measuring device current ff1iB by these capacitances Cm and Cr, and the voltage V2 is set so that the sum i of the currents becomes zero. The value of the current i may be set to zero by adjusting the distance between the first reference ring electrode CI and the reference core electrode using the adjustment screw 41 provided at C1.

このように設定されると、a点が測定前段の始点となる
When set in this way, point a becomes the starting point of the first stage of measurement.

次に第1図に示す状態から第2図に示す状態の直前まで
、測定共通電極Bを変位させる過程、即ち始点aから測
定範囲のほぼ中点近傍の切替原点Pまでの測定前段にお
いては、第■の可変電極A1と第1の基準リング電極C
Iに電圧V I、 V 2がそれぞれ印加されており、
測定共通型[!Bの変位にともなって容量Cmが可変さ
れ、これにより変位に比例する電流iを得ることができ
る。
Next, in the process of displacing the measurement common electrode B from the state shown in FIG. 1 to just before the state shown in FIG. The third variable electrode A1 and the first reference ring electrode C
Voltages V I and V 2 are applied to I, respectively,
Common measurement type [! The capacitance Cm is varied in accordance with the displacement of B, thereby making it possible to obtain a current i that is proportional to the displacement.

その後、第2図に示すように第1のコア電極部B、の先
端が切替原点Pに達し、又第2のコア電極部B2の先端
が第2の可変電極A2の端部付近内のQ点に達すると、
一定の交流電圧V、は第1の可変電極A1から第2の可
変電極A2に切替えて印加され、第1の可変電極A1は
アースされる。
Thereafter, as shown in FIG. 2, the tip of the first core electrode part B reaches the switching origin P, and the tip of the second core electrode part B2 reaches the Q within the vicinity of the end of the second variable electrode A2. When you reach the point,
A constant alternating current voltage V is applied by switching from the first variable electrode A1 to the second variable electrode A2, and the first variable electrode A1 is grounded.

又、このときに電圧Vlと同一周波数で逆相の交流電圧
V2は、第1の基準リング電極C1がら第2の基準リン
グ電極C2に切替えて印加され、第1の基準リング電極
C1はアースされる。
Also, at this time, an AC voltage V2 having the same frequency and opposite phase as the voltage Vl is applied by switching from the first reference ring electrode C1 to the second reference ring electrode C2, and the first reference ring electrode C1 is grounded. Ru.

この場合、第2の可変電極A2と第2のコア電極部B2
との間に容量Cmが形成され、又第2の基準リング電極
C2と基準コア電極りとの間に容量Crが形成される。
In this case, the second variable electrode A2 and the second core electrode part B2
A capacitance Cm is formed between the second reference ring electrode C2 and the reference core electrode C2, and a capacitance Cr is formed between the second reference ring electrode C2 and the reference core electrode C2.

今度はこの容量Cm、Crにより測定共通電極Bに電流
が誘起され、その和iがゼロになるように再度電圧V2
を設定する。
This time, a current is induced in the measurement common electrode B by these capacitances Cm and Cr, and the voltage V2 is increased again so that the sum i becomes zero.
Set.

尚、電圧V2を変えることなく、第2の基準リング電極
C2に設けた調整ネジ42により電流iがゼロになるよ
うに調整しても良い。又、第2の基準リング電極C2に
印加する電圧は必ずしも電圧V2でなくても良く、第2
のコア電極部B2がQ点の位置にあるときに測定共通型
fiBから得られる電流iがゼロとなるような電圧値に
設定されていれば良い。
Note that, without changing the voltage V2, the current i may be adjusted to zero using the adjustment screw 42 provided on the second reference ring electrode C2. Further, the voltage applied to the second reference ring electrode C2 does not necessarily have to be the voltage V2;
It is sufficient if the voltage value is set so that the current i obtained from the measurement common type fiB becomes zero when the core electrode portion B2 of is at the position of the Q point.

このように設定されることによりQ点が測定後段の始点
となる。
By setting in this way, the Q point becomes the starting point of the latter part of the measurement.

ここで、第2図に示す状態から第3図に示す状態まで測
定共通電極Bを変位させる過程、即ち切替原点Pを含む
測定後段においては、第2の可変電極A2と第2の基準
リング電極C2にそれぞれ電圧V 4. V 2が印加
されており、測定共通電極BのQ点からの変位により容
量Cmが可変され、これにより変位に比例する電流iが
測定共通電極B上に誘起される。
Here, in the process of displacing the measurement common electrode B from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. Voltage V on C2 respectively 4. V 2 is applied, and the capacitance Cm is varied by the displacement of the measurement common electrode B from the point Q, so that a current i proportional to the displacement is induced on the measurement common electrode B.

上記のように、本実施例においては測定範囲の前段と後
段をそれぞれ異なる電極間に形成される容量により誘起
される電流を利用して変位を測定している。
As described above, in this embodiment, displacement is measured using currents induced by capacitances formed between different electrodes at the front and rear stages of the measurement range, respectively.

本実施例において、第2図中のP点の位置、即ち切替原
点の位置は、測定範囲のほぼ半分の位置に正確に設定さ
れることが好ましい。
In this embodiment, it is preferable that the position of point P in FIG. 2, that is, the position of the switching origin, be set accurately at approximately half of the measurement range.

例えば、測定範囲が40mmのときの切替原点Pの位置
は、lQnmオーダの測定が可能な高精度の測長装置あ
るいはブロックゲージなどを用いて、実際に測定共通電
極Bを20mm正確に変位させ、そのときの測定共通電
極Bから得られる電流値(あるいは電圧値に変換された
値〉を電子装置(図示せず)などに記憶保持することに
より予め設定される。
For example, the position of the switching origin P when the measurement range is 40 mm is determined by actually displacing the measurement common electrode B accurately by 20 mm using a high-precision length measuring device or block gauge capable of measuring on the order of 1Q nm. The current value (or the value converted to a voltage value) obtained from the measurement common electrode B at that time is set in advance by storing it in an electronic device (not shown) or the like.

本実施例における静電容量型検出ヘッドは、この切替原
点Pまでは第1のコア電極部B、により誘起される電流
により測定し、この切替原点Pでこの電流を強制的にゼ
ロにし、切替原点P以後では第2のコア電極部B2によ
り誘起される電流によって測定する。
The capacitive detection head in this embodiment measures the current induced by the first core electrode part B up to this switching origin P, and at this switching origin P, this current is forcibly set to zero, and the switching is started. After the origin P, the measurement is performed using the current induced by the second core electrode portion B2.

従って、この切替原点Pの位置を精密に設定することに
より、この切替原点Pの前後にわたって精密に変位を測
定することができ、その結果測定範囲を延長することが
できる。
Therefore, by accurately setting the position of this switching origin P, displacement can be precisely measured before and after this switching origin P, and as a result, the measurement range can be extended.

尚、測定された変位量の表示は、切替原点Pに第1のコ
ア電極部B1が達すると、電子装置に記憶されている値
から20mmが表示され、この切替原点P以後は第2の
コア電極部B2により誘起される電流に基づく値がP点
における20mmの表示に加算されて表示される。
In addition, when the first core electrode part B1 reaches the switching origin P, the measured displacement amount is displayed as 20 mm from the value stored in the electronic device, and after this switching origin P, the second core A value based on the current induced by the electrode portion B2 is added to the 20 mm display at point P and displayed.

又、上記実施例において各電極間に生じるエツジ効果及
びストレー容量などについては考慮していない。
Further, in the above embodiments, edge effects and stray capacitances occurring between each electrode are not taken into account.

しかしながら実際の製品においてはこれらに関して考慮
した上で各部品の寸法関係が設定される。
However, in actual products, the dimensional relationships of each component are set after taking these into consideration.

更に、本実施例においては切替原点Pを1つしか設けて
いないが、測定範囲内に複数の切替原点を設けることに
より、各切替原点の前後に関する部品の位置精度などを
それぞれ調整することが可能になり、より精度の高い検
出ヘッドを得ることが可能である。
Furthermore, although only one switching origin P is provided in this embodiment, by providing multiple switching origins within the measurement range, it is possible to adjust the positional accuracy of the parts in front and behind each switching origin, respectively. This makes it possible to obtain a detection head with higher accuracy.

〈発明の効果〉 本発明によれば、変位に応じて可動する測定共通電極の
コア電極部を、その測定範囲のほぼ半分の長さで分割し
ており、更にこの2つのコア電極部にそれぞれ対応する
可変電極や基準リング電極を設けているので分割した範
囲毎にそれぞれの誤差を減少させることができる。従っ
て、従来のように測定範囲の全長にわたって連続した幾
何公差の適用を受けずに済むので、従来と比べて加工コ
ストを大幅に減少させることができ、又加工機械の制限
も極端に受けることがなくなる。
<Effects of the Invention> According to the present invention, the core electrode portion of the measurement common electrode that moves according to displacement is divided into approximately half the length of the measurement range, and each of the two core electrode portions is divided into two parts. Since corresponding variable electrodes and reference ring electrodes are provided, errors can be reduced for each divided range. Therefore, it is no longer necessary to apply continuous geometric tolerances over the entire length of the measurement range as in the past, so processing costs can be significantly reduced compared to the past, and the limitations of the processing machine are not excessive. It disappears.

又、測定範囲内に切替原点を設けているので、切替原点
前段で生じた測定誤差分を、それ以後の測定値に累積す
ることがなく、精度を向上させることができる。
Furthermore, since the switching origin is provided within the measurement range, measurement errors occurring before the switching origin are not accumulated in subsequent measurement values, and accuracy can be improved.

更に、本発明によれば測定範囲全長にわたる幾何公差を
考慮する必要がないので、従来のものに比べて可変電極
とコア電極部間のギャップを小さくすることができ、こ
れにより従来のものと同じ幾何公差と測定精度を保ちな
がら単位測定長さ当りの可変容量の容量変化を大きくす
ことができ、その分測定の感度及び安定度を向上させる
ことができる。
Furthermore, according to the present invention, there is no need to consider geometrical tolerances over the entire length of the measurement range, so the gap between the variable electrode and the core electrode can be made smaller than in the conventional method. The capacitance change of the variable capacitor per unit measurement length can be increased while maintaining geometric tolerance and measurement accuracy, and the sensitivity and stability of measurement can be improved accordingly.

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

第1図は本発明の一実施例に係る静電容量型検出ヘッド
の構造を示す図、 第2図及び第3図は第1図に示す静電容量型検出ヘッド
による変位測定状態を示す図、第4図は従来の静電容量
型検出ヘッドの構造を示す図である。 第1の可変電極、 第2の可変電極、 測定共通電極、 第1のコア電極部、 第2のコア電極部、 第1の基準リング電極、 第2の基準リング電極、 基準コア電極。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a capacitive detection head according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a state of displacement measurement by the capacitive detection head shown in FIG. 1. , FIG. 4 is a diagram showing the structure of a conventional capacitive detection head. a first variable electrode, a second variable electrode, a measurement common electrode, a first core electrode section, a second core electrode section, a first reference ring electrode, a second reference ring electrode, and a reference core electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)同一中心線上に一定の間隔をもって併列配置され
た円筒状の第1及び第2の可変電極(A_1,A_2)
と、一定間隔を持った第1及び第2のコア電極部(B_
1,B_2)を有し、前記第1及び第2の可変電極(A
_1,A_2)内の中心線上を可動する測定共通電極(
B)と、該測定共通電極(B)と電気的に接続され且つ
固定されている基準コア電極(D)と、該基準コア電極
(D)の外周に同心状に設けられた第1及び第2の基準
リング電極(C_1,C_2)とを備え、測定範囲のほ
ぼ中点近傍に予め設定された切替原点(P)までの測定
前段では、第1の可変電極(A_1)に一定の交流電圧
(V_1)を印加し、且つ第1の基準リング電極(C_
1)に交流電圧(V_1)と同一周波数で逆相の測定交
流電圧(V_2)を印加し、第1の可変電極(A_1)
と第1のコア電極部(B_1)との容量結合(Cm)及
び基準コア電極(D)と第1の基準リング電極(C_1
)との容量結合(Cr)とによって、測定共通電極(B
)上に誘起される電流(i)に比例して測定共通電極(
B)の変位を測定し、前記切替原点(P)を含むそれ以
後の測定後段では、交流電圧(V_1)を第1の可変電
極(A_1)から第2の可変電極(A_2)に切替えて
印加するとともに、測定交流電圧(V_2)を第1の基
準リング電極(C_1)から第2の基準リング電極(C
_2)に切替えて印加し、第2の可動電極(A_2)と
第2のコア電極部(B_2)との容量結合(Cm)及び
基準コア電極(D)と第2の基準リング電極(C_2)
との容量結合(Cr)とによって、測定共通電極(B)
上に誘起される電流に比例して、測定共通電極(B)の
切替原点(P)からの変位を測定することを特徴とする
精密に延長可能な静電容量型検出ヘッドの構造。
(1) Cylindrical first and second variable electrodes (A_1, A_2) arranged in parallel at a constant interval on the same center line
and the first and second core electrode parts (B_
1, B_2), and the first and second variable electrodes (A
The measurement common electrode (
B), a reference core electrode (D) electrically connected to and fixed to the measurement common electrode (B), and first and second electrodes provided concentrically around the outer periphery of the reference core electrode (D). The first variable electrode (A_1) is equipped with two reference ring electrodes (C_1, C_2), and a constant AC voltage is applied to the first variable electrode (A_1) in the first stage of measurement up to the switching origin (P), which is preset near the midpoint of the measurement range. (V_1) and the first reference ring electrode (C_
1) A measurement AC voltage (V_2) of the same frequency and opposite phase as the AC voltage (V_1) is applied to the first variable electrode (A_1).
Capacitive coupling (Cm) between and the first core electrode part (B_1) and the reference core electrode (D) and the first reference ring electrode (C_1
) and capacitive coupling (Cr) to the measurement common electrode (B
) is measured in proportion to the current (i) induced on the common electrode (
B), and in the subsequent measurement stages including the switching origin (P), the AC voltage (V_1) is switched and applied from the first variable electrode (A_1) to the second variable electrode (A_2). At the same time, the measured AC voltage (V_2) is transferred from the first reference ring electrode (C_1) to the second reference ring electrode (C
_2) and apply the capacitive coupling (Cm) between the second movable electrode (A_2) and the second core electrode part (B_2) and the reference core electrode (D) and the second reference ring electrode (C_2).
Measurement common electrode (B) by capacitive coupling (Cr) with
Precisely extendable capacitive sensing head structure, characterized in that it measures the displacement of the measuring common electrode (B) from the switching origin (P) in proportion to the current induced thereon.
(2)前記第1及び第2の可変電極(A_1,A_2)
並びに前記第1及び第2の基準リング電極(C_1,C
_2)は、それぞれの一方に電圧が印加されているとき
に、他方がアースされることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の精密に延長可能な静電容量型検出ヘッド
の構造。
(2) The first and second variable electrodes (A_1, A_2)
and the first and second reference ring electrodes (C_1, C
_2) The structure of the precisely extendable capacitive detection head according to claim 1, wherein when a voltage is applied to one of each, the other is grounded.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100756920B1 (en) * 2006-06-23 2007-09-07 기아자동차주식회사 Velocity feedback type shock absorber system

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