JPH0422814A - 静電容量型変位検出器 - Google Patents

静電容量型変位検出器

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JPH0422814A
JPH0422814A JP12772790A JP12772790A JPH0422814A JP H0422814 A JPH0422814 A JP H0422814A JP 12772790 A JP12772790 A JP 12772790A JP 12772790 A JP12772790 A JP 12772790A JP H0422814 A JPH0422814 A JP H0422814A
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JP
Japan
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unit
electrode
stem
case
cap
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JP12772790A
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English (en)
Inventor
Akio Fujita
藤田 暁夫
Atsushi Kanayama
金山 淳
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Kawaguchiko Seimitsu KK
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Kawaguchiko Seimitsu KK
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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〕 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ようにした静電容量型変位検出器の
構造に関するものであり、特に、同一中心軸線上に互い
に近接して設けられた複数の円筒状の電極と、これらの
電極とそれぞれ一定のすき間をもって同軸状に配置され
た共通電極と、上記円筒電極のうちひとつの電極と共通
電極とのすき間内を軸方向に移動可能に支持された円筒
状のスクリーンとを含み、このスクリーンと一体的なス
ピンドルの機械的な変位量を、円筒電極と共通電極とか
らなる容量の変化量として電気的に検出するようにした
静電容量型変位検出器の構造の改良に関するものである
[従来の技術] 第5図は従来の静電容量型変位検出器の構造を示す断面
図であり、例えば英国特許第1347235号公報に開
示されている。
第5図において、円筒状のケース51の内部には、絶縁
部材54によって互いに絶縁された円筒状の第1電極5
2(可変電極)と、同じく円筒状の第2電極(基準電極
)53とが同軸状に設けられている。第2電極53の第
1電極52と反対側では、絶縁部材56によって第2の
電極53がら絶縁されたガードリンク55が設けられて
いる。
共通電極57は、その右端でケース51の小径段部円筒
51bに絶縁部材58を介して第1電極52と第21E
極53に対して同軸状に取り付けられた円柱状のロッド
である。ネジ穴59は共通電極57の細心に穴あけされ
ており、そこにセットネジ60がネジ込まれている。複
数の穴61は共通電極57の側面からネジ穴59と出合
うように穴明けされており、セットネジ6oの位置の調
整によって、第2の電極53と対向する共通電極57の
面積を調整して、目的に応じて第2の電極53と共通電
極間の容量の調整を可能としている。
スクリーン62は第1電極52と共通1!極57間のす
き量的を矢印aの軸方向に動くことが可能なようにケー
ス51の端部で軸受63に軸支されると共に、一体的に
設けられたスピンドル62aが軸受63から外部に突出
し、でいる。軸受63は絶縁部材64によって第1電極
52と絶縁されて、ケース51の左開口端に取付けられ
ている。第1及び第2電極52.53からのリード線6
5゜66はケース51の内面51aと各電極52゜53
及び絶縁部材54.56の外周とのすき間を通り、スク
リーン62の収納側とは反対側のケース51の端部壁の
穴51cを通って外部の電気測定装置(図示せず)のケ
ーブル70に連結できるようになっている。また、ガー
ドリング55からのリード線67は、リード線65.6
6と同様にケース51の穴51cを通ってアース電位に
接続さリーン62と反対側のケース51の端部でケーブ
ル71に連結されている。そしてカバー69がリード線
65,66.67及び68を保護している。
絶縁部材64、第1電極52.絶縁部材54、第2電極
53、絶縁部材56及びガードリンク55は、この順序
で右方に向って順次圧入などの手段によって互いに連結
されており、最終的に左端の絶縁部材64の左端側が軸
受63と結合することによって、絶縁部材64からガー
ドリンク55までの一連の部材は軸受63によって片持
状態で支持され。ている。
次に動作について説明する。
第5図において二つの円筒状の第1.第2電極52.5
3に同一周波数で同電位の逆相の交流電圧をリード線6
5.66を介して印加することによって、第1電極52
と共通電極57間の可変の容量C1と、第2電極53と
共通電極57間の基準の容量C2とが形成される。スク
リーン62は第1電極52と共通電極57とのすき量的
のみを軸方向に動き、容量CIを変化させる。一方、容
量C2は第2電極53と共通電極S7とのすき量的にス
クリーン62が入り込まないので変化せず、一定に保た
れ、基準容量となる。
従って、スピンドル62a及びスクリーン62の矢印a
方向の変位に応じて容量C1が変化し、基準容量C2と
可変容量C1との容量の差分(C2−C1)がスクリー
ン62の変位に比例して共通電極57より検出される。
r発明が解決しようとする課題〕 この種の変位検出器は、近年とくに高分解能、高精度化
が進む一方、ユーザニーズの多様化も盛んで、組込みや
取付けなどの使用条件に関する種々の要望に対応でき、
しかもコストメリットのある検出器が強く望まれるよう
になってきている。
例えば、被測定物あるいは使用環境条件にそれぞれ合っ
た検出器を複数種類用意するのではな(、−台の検出器
を目的、使用条件に合ったように変更可能な検出器が要
望されてきている。
上述した従来の静電容量型変位検出器は、スクリーン6
2を軸支する軸受63とケース51とが強固に固着され
ており、しかも軸受63に片持梁状に連結された円筒状
電極52.53のリード線65.66がケース51の穴
51cを通過して、ケース51の軸受63とは反対側に
固定されたカバー69内でケーブル70と接続されてい
る。このため、例えば軸受63の先端からのスピンドル
62aの外方への突出量を長くしたりあるいは短かくし
たりといった変更や、検出器の取付時の締付は強度を特
に増加したものに変更することや、さらに防水ができる
ように変更したい、といったようにこの従来の検出器を
それら要求に沿った形で変更することができない等の課
題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、使用目的に応じて容易に変更が可能な静電容量
型変位検出器を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] この発明においては、ステム内にスクリーン及びスピン
ドルの一部が設けられて成るステムユニットと、円筒状
のケース内に各電極や端子等が設けられて成るケースユ
ニットと、キャップ内に上記端子と接続される端子及び
外部に導出されるケーブル等を設けて成るキャップユニ
ットとの三つのユニットを設け、これらのユニットを互
いにネジ結合するようにしたものである。
〔作用] 上記三つのユニットは寸法の異なるものを用意しておく
ことにより、使用目的に応じて容易に変換することがで
きる。
〔実施例1 第1図(A)および第1図(B)は、一体となってこの
発明による静電容量型変位検出器の好適な実施例を示す
断面側面図である。
第2図は第1図(A)、(B)に示された検出器の組立
前の各ユニットの説明のための部分概略側面図である。
第1図及び第2図において、1は円筒状のケースで、左
右に開口しており、その左右開口端側にはネジ部1a、
lcを備えている。2は円筒状の可変電極であり、3は
同じ(円筒状の基準電極で、これら二つの電極2.3は
、ケース1の内面1dにガイドされた三つの絶縁部材4
.10及び5によって電気的に他の部材と絶縁されて、
ケースlと同軸状に支持されている。ケース1の内面1
dは、このケースlの中に収納される部材の径方向の同
一基準ガイド面であり、内面1dとガイドされる部材の
外周面とは互いに損傷することなく分解・組立てができ
る程度の僅かな締め代を許容して組立てられている。
6は金属材よりなるシールドリングで、左側段部が絶縁
部材5の右端と嵌着し、外周面は内面1dにガイドされ
ている。シールドリンク6の左端面は基準電極3の右端
面と接触しないように僅かなすき間をもっている。7は
絶縁材よりなる支持リングで、外周面は内面1dにガイ
ドされ、その左端面はシールドリンク6の右端面に接触
している。8は金属材よりなるシールド板で、外周面は
内面1dにガイドされ、その圧端面ば支持リング7の右
端面に接触している。9は金属材よりなるリングネジで
、ケース1の右開口端側に設けられたネジ部1cにネジ
込まれることによって、内面1dの左端より径方向内方
に突き出したリング状の段部1bと共に、このリングネ
ジ9と段部1b間に介装された絶縁部材4からシールド
板8間の部材を挟持し、軸方向の位置を規制している。
また、段部1bとリングネジ9間内の部材の径方向は、
内面1dによって規制されている。
20は円柱状の共通電極で、その右端側では小径段部2
0aが支持リング7の中心穴に、部品同志を互いに損傷
しないで分解・組立てが出来る程度の僅かな締め代を許
容して取り付けられており、さらに先端部に設けられた
ネジ部にナツト21が取り付けられて、共通電極20の
右端側は支持リング7にしっかりと固定されている。ま
た、共通電極20は、その軸方向中程で、可変電極2と
基準電極3の支持および絶縁を兼ねた絶縁部材10の中
心穴10aにその外周が互いに損傷しないで分解・組立
てが可能な僅かな締め代を許容して支持されている。従
って、共通電極20は全体として二ケ所で支持されてお
り、しかも二カ所の支持部材である絶縁部材10及び支
持リング7の外周面は電極2.3と同一の基準ガイド面
である内面1dにガイドされている。
11は絶縁部材10のネジ穴fobにネジ込まれた固定
ネジで、共通電極20の軸方向の移動をさらに規制する
ために設けられており、中心穴10aと共通電極20の
外周面とのきん締力か弱い場合に使用するように設けら
れているもので、必ずしも必要ではない。22は断面が
コ字状の絶縁材よりなる絶縁キャップで、シールド板8
の中心穴内に嵌着されていて、ナツト21とシールド板
8とを絶縁している。23は絶縁材よりなるバネ受けで
、共通電極20に左端面位置でネジ結合によって共通電
極20に固定されている。24゜25.26は絶縁被覆
されたリード線で、リード線24は、その一端側は共通
電極20の右端中心より軸方向内方に設けられた穴内を
通って、止メネジ27によって共通電極20と電気的に
接続されている。リード線25の一端側は、シールド板
8、支持リング7、シールドリンク6、基準電極3、絶
縁部材10をそれぞれ貫通して可変電極2の右端内に達
し、そこで止メネジ28によって可変電極2と電気的に
接続されている。リード線26の一端側は、リード線2
5に対して円周上でほぼ180度回転した等間隔位置で
、シールド板8、支持リング7、シールドリンク6をそ
れぞれ貫通して基準電極3内に達し、そこで止メネジ2
9によって基準電極3と電気的に接続されている。
また、各リード線24.25及び26の他端側は、シー
ルド板8より右方に引き出されており、そこで三つのメ
ス端子42にそれぞれ接続されている。それぞれのメス
端子42は、金属材よりなる二枚の端子板43.44内
に絶縁部材49を介して取付けられている。二枚の端子
板43.44は、シールド板8にネジ止めされて、ケー
ス1側に取付けられている。
32は円筒状のスクリーンで、スピンドル部33と一体
的に構成されており、ケース1の左開口端側に設けられ
たネジ部1aにネジ部34aを介してネジ結合したステ
ム34内の二つの軸受35.36によって軸支されてい
る。37はガイドビンで、ステム34に圧入固定されて
いて、その先端は軸受36を貫通してスクリーン32に
設けられたガイド溝り2a内に入り込み、そこでスクリ
ーン32の軸方向移動時の案内と回転の規制をしている
。38は圧縮コイルスプリングで、スクリーン32の左
側の底面32bと、共通電極20のバネ受け23間に介
装されていて、スクリーン32すなわちスピンドル33
を常時ステム34の外方(矢印す方向)に押圧している
。39は公知の測定子で、スピンドル33の先端にネジ
結合されている。
12は金属材よりなるシールドプレートで、絶縁部材1
0の右側凹所10e内に位置し、その上方側ではこのシ
ールドプレート12に垂直に植設された金属のバイブ1
3が絶縁部材10の上方の小穴10c内に挿入されてい
る。バイブ13内には可変電極2のリード線25が挿通
されており、リード線25のバイブ13内部分はこのバ
イブ13によってシールドされている。14はプラスチ
ックシートよりなる絶縁シートで、シールドプレート1
2と基準電極3との対向面間に位置して、これら二つの
部材を互いに絶縁している。
15はケース1の側面のネジ穴に結合した導通ネジで、
その先端はバイブ13と接触して、バイブ13、シール
ドプレート12をケース1と同電位(アース)に保つ。
30は有底円筒状のキャップで、その開口端側に設けら
れたネジ部30aを、ケースlの右端側のネジ部1aと
ネジ結合すると共に、0−リング30bを介在すること
によって、ケース1に対して着脱自在に取付けられてい
る。45はケース1側の三つのメス端子44と結合する
三つのオス端子で、オス端子板46に絶縁部材50を介
して取付けられている。47.48は外部電子装置(図
示せず)と接続されるケーブル31をキャップ30内で
0−リング30cを介してしてガイドするためのガイド
板、ガイドリングで、ケーブル31内の三本のリード線
24.25.26の先端がオス端子45にそれぞれ半田
付けされている。
オス端子板46、ガイド板47及びガイドリング48は
ネジ(図示せず)によってキャップ30内で一体化され
ており、それぞれの外周面はキャップ30の内周面とす
き間をもっている。
従って、キャップ30はこれらオス端子板46、ガイド
扱47.ガイドリング48、ケーブル31に対して自由
に回転でき、オス端子45をケース1側のメス端子44
に結合した状態で、キャップ30を回転してネジ部30
aをケース1のネジ部1aに着脱自在にネジ結合できる
ようになっている。以上により、この発明による静電容
量型変位検出器は、第2図に示すように、ステム34に
スピンドル33と一体のスクリーン32などが取付けら
れたステムユニットSと、ケース1内に可変電極2、基
準電極3及び共通電極20などの電極やメス端子42な
どの部材が収納固定されているケースユニットにと、キ
ャップ30内にケーブル31やオス端子45などが収納
されているキャップユニットMとのそれぞれ独立した三
つのユニットにより構成されている。これら三つのユニ
ットはステムユニットSのネジ部34aとケースユニッ
トにのネジ部1c及びケースユニットにのネジ部1aと
キャップユニットMのネジ部30aを結合したり分離し
たりすることによって、互いに着脱自在となっている。
次に動作について説明する。
可変電極2と基準電極3とに同一周波数で同電位で逆相
の交流電圧を印加すると、可変電極2と共通電極20と
の間及び基準電極3と共通電極20との間には、それぞ
れ容量c1及びC2が形成され、共通電極20からは容
量の差分(C2−C1)に比例した電流が検出される。
いま、第1図(A)、(B)図示の状態で、容量c1と
C2とが互いに等しく調整されているとすると、共通電
極20から得られる電流の和はゼロとなる。そこで、ス
ピンドル33をステム34内にバネ38に抗して矢印C
方向に押し込んでいくと、スクリーン32の先端32a
が可変電極2と共通電極20とのすき量的を絶縁部材l
o側に移動して、可変電極2と共通電極2oとの対向面
積を変化(この場合には減少)させるため、容量c1が
変化(減少)する。このとき、容量c2は変化せず一定
値のままである。従って、容量差(C2−C1)はスピ
ンドル33の移動量に依存して生じることになり、スピ
ンドル33の変化量を静電容量の変化量として電気的に
検出できる。
また、円筒状の二つの電極2.3の対向面間に設けられ
たシールドプレート12がケース1と同電位のアース電
位に取られているため、可変電極2と基準電極3との対
向面間に生ずる電気力線がこのシールドプレート12に
よって遮へいされる。
このため、直接電極同志の対向面間を介して電気力線が
作用することがなくなる。従って、互いの電極2.3へ
の浮遊容量を通じての電流の流れ込みはこのシールドプ
レート12によってアースに落とされる。これによって
浮遊容量の検出精度に及ぼす影響をなくすことができる
。また、電極2.3の対向面とは反対側の側面及び外周
についても、段部1b、内面1d及びこの内面1dにガ
イドされたシールドリンク6によって完全にシールドさ
れている。
さらに、前述したように三つのユニットS、K、Mはス
テムユニットSのネジ部34aとケースユニットにのネ
ジ部1cおよびケースユニットにのネジ部1aとキャッ
プユニットMのネジ部30aを結合したり分離したりす
ることによって、互いに着脱自在とすることができる。
第3図、第4図は第1図及び第2図に示したステムユニ
ットSのそれぞれ他の実施例を示す要部側面図である。
なお、第1図、第2図と同一の部分には同一の符号を付
して説明する。
第3図のステムユニットSは第1図(A)に示されたス
テム34の小径段部34bの外径を中間段部34cの外
径と同じに太くして、検出器のクランプ時の強度増加の
要求に対応できるようにしたものである。
第4図のステムユニットSは、第3図のステムユニット
Sよりさらにクランプ時の強度増加の要求に対応できる
ように、第1図(A)の小径段部34b及び中間段部3
4cの外径なステム34の外径と略同じ太さにするとと
もに、スピンドル部33の軸径をスクリーン32の外径
と同じ太さにして、耐衝撃性や耐久性を向上するように
したものである。
従って、第1図、第2図に示されたステムユニットSよ
りクランプ時の軸径が太くても、クランプ時の強度を優
先させたいような要求に対しては、第1図のステムユニ
ットSの替りに第3図あるいは第4図に示したステムユ
ニットSに交換してやればよく、クランプ力を得たいた
めだけで、わざわざ別の新規の検出器を備える必要がな
くなる。
また、図示はしないが、別の要求として、ステム34よ
り突き出たスピンドル部33の長さがより長い検出器や
、逆により短い検出器であるような場合であっても、要
求に合ったステムユニットSにステムユニット丈を交換
するだけで、求める検出器が得られる。
さらに、キャップユニットMにしても、取付は場所の変
更などに伴って、ケーブル31の長さをもっと長くした
いような場合や、ユニットM全体を防水タイプのものに
変更したい場合、それらの要求にあったキャップユニッ
トと交換するだけで新規の検出器を入手することなく、
要求する検出器が得られる。
また、さらに、ケースユニットKにおいても、測定範囲
、検出感度、外径、防水などといった種々の変更要求に
対してそれらに合ったユニットにと交換することによっ
て対応が可能となる。
[発明の効果] 以上説明し、たように、この発明に係る静電容量型変位
検出器によれば、検出器全体を三つのユニットにて構成
し、しかもそれらユニットは互いにネジによって着脱可
能に結合されているため、使用目的にあったあるいはそ
れに近い他のユニットとユニット間同志でそれぞれ交換
ができ、従来の検出器のように全たく変更ができないも
のに比べ、使用用途の拡大が計れることは勿論のこと、
同じような検出器を何台も持つ必要がなくなり、費用の
削減ができるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図(A)、(B)はこの発明の一実施例による静電
容量型変位検出器を示す断面側面図、第2図は同検出器
を構成する三つのユニットの側面図、第3図及び第4図
はこの発明の他の実施例による静電容量型変位検出器を
示す要部側面図、第5図は従来の静電容量型変位検出器
を示す断面側面図である。 1はケース、1aはネジ部、ICはネジ部、2は可変電
極、3は基準電極、20は共通電極、30はキャップ、
30aはネジ部、31はケーブル、32はスクリーン、
33はスピンドル部、34はステム、34aはネジ部、
42はメス端子、45はオス端子。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人  河口湖精密株式会社 代理人 弁理士  1)澤 博 昭 (外2名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 円筒状のステムとこのステム内に軸方向に移動可能に設
    けられたスクリーンとこのスクリーンに軸方向に延長さ
    れて設けられ上記ステムから外部に突出したスピンドル
    とから成るステムユニットと、円筒状のケースとこのケ
    ース内に同軸状に配された複数の円筒状電極とこの複数
    の円筒状電極に対して一定のすき間を介して同軸状に配
    された共通電極と上記各電極の端子とから成り且つ上記
    ステムユニットと同軸状にネジ結合されると共に上記す
    き間に上記スクリーンが挿入されるように成されたケー
    スユニット、キャップとこのキャップ内に設けられ上記
    端子と接続される端子とこの端子に接続され外部に導出
    されたケーブルとから成り且つ上記ケースユニットと同
    軸状にネジ結合されるように成されたキャップユニット
    とを備えて成る静電容量型変位検出器。
JP12772790A 1990-05-17 1990-05-17 静電容量型変位検出器 Pending JPH0422814A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7095390B2 (en) 1995-10-24 2006-08-22 Fujitsu Limited Display driving method and apparatus

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