JPH04301703A - Capacitance type displacement measuring device - Google Patents
Capacitance type displacement measuring deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量を利用した物
体の変位を測定するための変位測定装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring device for measuring the displacement of an object using capacitance.
【0002】0002
【従来の技術】従来より、物体の変位を測定するために
、静電容量を利用した測定装置が数々ある。その中で、
ピストンロッドとシリンダを使用して、ピストンロッド
の変位を測定する装置であって、ピストンロッドとシリ
ンダにそれぞれ電極を設け、ピストンロッドとシリンダ
間の静電容量を測定することでピストンロッドとシリン
ダ間の相対変位を測定するようにした測定装置が特開昭
62−14001号公報に開示されている。また、この
技術を応用し、更にピストンロッドとシリンダ間のコン
デンサを形成する部分に液体よりなる誘電体で常時満た
されるようにして、相対変位を常に高精度で検出できる
ようにしたものが、特開昭62−14002号に開示さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, there have been a number of measuring devices that utilize capacitance to measure the displacement of an object. among them,
This is a device that uses a piston rod and a cylinder to measure the displacement of the piston rod. Electrodes are provided on each of the piston rod and cylinder, and the capacitance between the piston rod and cylinder is measured. A measuring device designed to measure the relative displacement of is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 14001/1983. In addition, by applying this technology, the part that forms the capacitor between the piston rod and the cylinder is always filled with a dielectric material made of liquid, so that relative displacement can always be detected with high precision. It is disclosed in Kaisho 62-14002.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】ピストンロッドとシリ
ンダをそれぞれ電極として使用する場合、ピストンロッ
ドとシリンダ間にガタがあると、変位自体は変化しなく
ても、容量変化として検出されてしまう。また、ピスト
ンロッドがシリンダからはみたした部分にピストンロッ
ドとシリンダが重なり合わない部分が存在するが、この
はみだしたピストンロッド部分が水分や他の金属間との
近接等により容量変化を起こしてしまい、測定装置とし
ての検出精度を低下させてしまう。[Problems to be Solved by the Invention] When a piston rod and a cylinder are used as electrodes, if there is play between the piston rod and the cylinder, it will be detected as a capacitance change even though the displacement itself does not change. Also, there is a part where the piston rod protrudes from the cylinder where the piston rod and cylinder do not overlap, but this protruding piston rod part causes a change in capacity due to moisture or proximity to other metals. , which reduces the detection accuracy of the measuring device.
【0004】そこで本発明は、静電容量を利用した変位
測定装置を、振動によるガタや水分等の外部環境の変化
に対して影響を受けにくくすることを課題としている。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to make a displacement measuring device using capacitance less susceptible to changes in the external environment such as backlash due to vibration and moisture.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、シリンダと、該シリンダ内を移動する
ピストンと、前記シリンダとピストンにより形成される
空間内に比誘電率の高い流体状の誘電体を充満させる液
溜め手段と、シリンダに形成された対をなす電極と、を
設けている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention includes a cylinder, a piston moving within the cylinder, and a fluid having a high dielectric constant in a space formed by the cylinder and the piston. The cylinder includes a reservoir means for filling the cylinder with a dielectric material, and a pair of electrodes formed on the cylinder.
【0006】[0006]
【作用】本発明では、ピストンもしくはシリンダがピス
トンとシリンダにより形成される空間の容積を拡大させ
る側に移動すると、液溜め手段により該空間内に誘電体
が流入する。また、ピストンもしくはシリンダがピスト
ンとシリンダにより形成される空間の容積を縮小させる
側に移動すると、液溜め手段により該空間内から誘電体
が流出する。したがって、ピストンもしくはシリンダの
移動により電極間の誘電体の量が変化し、これにより電
極により形成されるコンデンサの静電容量が変化するた
め、変位の測定ができる。According to the present invention, when the piston or cylinder moves to the side that increases the volume of the space formed by the piston and cylinder, the dielectric material flows into the space by the liquid reservoir means. Further, when the piston or cylinder moves to the side that reduces the volume of the space formed by the piston and cylinder, the dielectric material flows out from the space by the liquid reservoir means. Therefore, displacement can be measured because movement of the piston or cylinder changes the amount of dielectric between the electrodes, which changes the capacitance of the capacitor formed by the electrodes.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0008】図1は本発明の第1実施例であり、変位検
出装置10はシリンダ11,ピストン13,液溜め手段
である貯溜槽14を備えている。ピストン13はピスト
ンロッド12に接続されており、ピストンロッド12の
移動に応じてシリンダ11内を移動する。貯溜槽14内
の空間17は、連結部26を介してシリンダ11内のシ
リンダ11とピストン13の一面により形成される室3
3に連結されている。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and a displacement detecting device 10 includes a cylinder 11, a piston 13, and a reservoir 14 serving as a liquid reservoir. The piston 13 is connected to the piston rod 12 and moves within the cylinder 11 in accordance with the movement of the piston rod 12. A space 17 in the storage tank 14 is connected to a chamber 3 formed by one surface of the cylinder 11 and the piston 13 in the cylinder 11 via a connecting portion 26.
It is connected to 3.
【0009】貯溜槽14および室33には比誘電率の高
い誘電体18が満たされている。この比誘電率の高い誘
電体には、合成油,鉱物油等があり、本実施例ではシリ
コン油を使用している。貯溜槽14には空気穴16が設
けられている。したがって、ピストンが図示上方向に移
動すると、室33内の誘電体18が連結部26を介して
貯溜槽14に送られる。また、ピストンが図示下方向に
移動すると、貯溜槽1内の誘電体18が連結部26を介
して室33に送られる。The storage tank 14 and the chamber 33 are filled with a dielectric material 18 having a high relative dielectric constant. The dielectric material having a high relative dielectric constant includes synthetic oil, mineral oil, etc., and in this embodiment, silicone oil is used. The storage tank 14 is provided with an air hole 16. Therefore, when the piston moves upward in the drawing, the dielectric 18 in the chamber 33 is sent to the reservoir 14 via the connecting portion 26. Further, when the piston moves downward in the figure, the dielectric 18 in the reservoir 1 is sent to the chamber 33 via the connecting portion 26.
【0010】シリンダ11は図2に示されるように、2
つの電極24,25と絶縁体36,37およびこれらを
保持する保持部39を有し、内部の空間はコーティング
材38によりコーティングされている。ピストン13は
このコーティング材38の表面に接触しながら移動する
。電極24,25間の誘電体の量はピストンの変位に対
応しているため、電極24,25により形成されるコン
デンサの静電容量はピストンの変位に対応して変化する
。As shown in FIG.
It has two electrodes 24, 25, insulators 36, 37, and a holding part 39 for holding these, and the internal space is coated with a coating material 38. The piston 13 moves while contacting the surface of the coating material 38. Since the amount of dielectric between the electrodes 24, 25 corresponds to the displacement of the piston, the capacitance of the capacitor formed by the electrodes 24, 25 changes in response to the displacement of the piston.
【0011】シリンダ内の2つの電極24,25はリー
ド線31,32を介して回路部27に電気的に接続され
ている。Two electrodes 24 and 25 inside the cylinder are electrically connected to a circuit section 27 via lead wires 31 and 32.
【0012】回路部27は電極24,25からなるコン
デンサの静電容量を検出する部分である。静電容量を検
出する方法は従来より多々あるが、本実施例では、図3
に示す電気回路を使い、電極24,25からなるコンデ
ンサを利用した発信回路28を作成し、その発信周波数
を測定する方法を用いている。ここでは発信周波数をF
/V(Frequency−Voltage;周波数−
電圧)変換回路29により電圧に変換し、更に増幅回路
30により電圧増幅を行っている。図3に示す回路図を
用いた場合、変位と出力電圧の関係は図4のような関係
に調整できるので、変位を電圧として測定できる。The circuit section 27 is a section for detecting the capacitance of a capacitor consisting of electrodes 24 and 25. There are many conventional methods for detecting capacitance, but in this example, the method shown in FIG.
A method is used in which a transmission circuit 28 using a capacitor made up of electrodes 24 and 25 is created using the electric circuit shown in FIG. 2, and the transmission frequency is measured. Here, the transmission frequency is F
/V(Frequency-Voltage; Frequency-
A voltage conversion circuit 29 converts the voltage into a voltage, and an amplifier circuit 30 amplifies the voltage. When the circuit diagram shown in FIG. 3 is used, the relationship between the displacement and the output voltage can be adjusted to the relationship shown in FIG. 4, so that the displacement can be measured as a voltage.
【0013】シリンダ11とピストン13の他面により
室34が形成されるが,この空間はブッシュパッキン2
1により密閉されるので、室34には水分の侵入する可
能性は低い。A chamber 34 is formed by the other surface of the cylinder 11 and the piston 13, and this space is filled with the bushing packing 2.
1, the possibility of moisture entering the chamber 34 is low.
【0014】図5は、図1の第1実施例を車両のサスペ
ンションに用いた例である。シリンダ11は車体側に接
続されており、ピストンロッド12はボールジョイント
20を介して車輪側に接続されている。これにより、車
体と車輪間の相対距離が測定できる。FIG. 5 shows an example in which the first embodiment shown in FIG. 1 is applied to a vehicle suspension. The cylinder 11 is connected to the vehicle body side, and the piston rod 12 is connected to the wheel side via a ball joint 20. This allows the relative distance between the vehicle body and the wheels to be measured.
【0015】図6は室34にも誘電体を入れた第2実施
例である。室33は連結チューブ22を介して第1の貯
溜槽14に連結されている。室34は連結チューブ23
を介して第2の貯溜槽15に連結されている。貯溜槽1
4に満たされる誘電体18の比誘電率は貯溜槽15に満
たされる誘電体19の比誘電率より低く設定されている
。したがって、図示においてピストン13が上昇すると
、シリンダ11内には比誘電率の高い誘電体18の量が
増えるので静電容量は増加し、また、ピストン13が下
降すると、シリンダ11内には比誘電率の低い誘電体1
9の量が増えるので静電容量は低下する。このように、
電極24,25により形成されるコンデンサの静電容量
はピストンの変位に対応して変化する。この例では、シ
リンダ内が常に誘電体で満たされているので、電極間以
外で発生する容量は無視できる程小さなレベルとなる。
また、室33,34に多少の水分が侵入しても、静電容
量変化は検出精度を悪くするほど影響しない。FIG. 6 shows a second embodiment in which the chamber 34 is also filled with a dielectric material. The chamber 33 is connected to the first reservoir 14 via the connecting tube 22. The chamber 34 is the connecting tube 23
It is connected to the second storage tank 15 via. Storage tank 1
The dielectric constant of the dielectric material 18 filled in the storage tank 15 is set lower than that of the dielectric material 19 filled in the storage tank 15. Therefore, as shown in the figure, when the piston 13 rises, the amount of the dielectric material 18 with a high relative permittivity increases in the cylinder 11, so the capacitance increases, and when the piston 13 descends, the relative permittivity inside the cylinder 11 increases. Dielectric with low index 1
Since the amount of 9 increases, the capacitance decreases. in this way,
The capacitance of the capacitor formed by the electrodes 24, 25 changes in response to the displacement of the piston. In this example, since the inside of the cylinder is always filled with dielectric material, the capacitance generated other than between the electrodes is at a negligible level. Further, even if some moisture enters the chambers 33 and 34, the change in capacitance does not affect detection accuracy to the extent that it deteriorates.
【0016】図7は、図6の実施例を直接車両のサスペ
ンションに応用した第3実施例である。車体側にピスト
ンロッド12が固定され、車輪側にシリンダ11が固定
されており、これによりショックアブソーバ35を構成
している。この構成は従来のショックアブソーバ35に
対して、電極24,25および回路部27を追加し、使
用する流体を誘電体に変更したのみであるので、ショッ
クアブソーバ35自体の大きさを拡大することなく応用
できる。FIG. 7 shows a third embodiment in which the embodiment of FIG. 6 is directly applied to a vehicle suspension. A piston rod 12 is fixed to the vehicle body side, and a cylinder 11 is fixed to the wheel side, thereby forming a shock absorber 35. This configuration only adds electrodes 24, 25 and a circuit section 27 to the conventional shock absorber 35, and changes the fluid used to a dielectric, so there is no need to increase the size of the shock absorber 35 itself. Can be applied.
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明においては、電極は固定されてお
り電極のガタはなく、ピストンロッドとシリンダ間のガ
タについては測定値に影響を与えないので、検出精度が
向上する。Effects of the Invention In the present invention, the electrodes are fixed and there is no play in the electrodes, and play between the piston rod and the cylinder does not affect the measured value, so the detection accuracy is improved.
【0018】また、電極に多少の水分がついても検出し
ている容量の方が かに大きいため影響を受けにくい
。
更に、外部金属と電極との容量は検出されている容量に
比べて小さいので、外部金属と電極との容量の影響は少
なくなり、検出精度が向上する。Furthermore, even if some moisture gets on the electrode, the capacitance being detected is much larger, so it is less affected. Furthermore, since the capacitance between the external metal and the electrode is smaller than the detected capacitance, the influence of the capacitance between the external metal and the electrode is reduced, improving detection accuracy.
【図1】第1実施例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment.
【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1;
【図3】図1の回路部20の回路図である。3 is a circuit diagram of the circuit section 20 of FIG. 1. FIG.
【図4】第1実施例の説明用のグラフである。FIG. 4 is a graph for explaining the first example.
【図5】第1実施例を車両のサスペンションに用いた例
の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an example in which the first embodiment is used in a vehicle suspension.
【図6】第2実施例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a second embodiment.
【図7】第3実施例の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a third embodiment.
10 変位検出装置 11 シリンダ 12 ピストンロッド 13 ピストン 14,15 貯溜槽 16 空気穴 17 空間 18,19 誘電体 20 ボールジョイント 21 ブッシュパッキン 22,23 連結チューブ 24,25 電極 26 連結部 27 回路部 28 発信回路 29 F/V変換回路 30 増幅回路 31,32 リード線 33,34 室 35 ショックアブソーバ 36,37 絶縁体 38 コーティング材 39 保持部 10 Displacement detection device 11 Cylinder 12 Piston rod 13 Piston 14,15 Storage tank 16 Air hole 17 Space 18, 19 Dielectric 20 Ball joint 21 Bush packing 22, 23 Connection tube 24, 25 Electrode 26 Connecting part 27 Circuit section 28 Transmission circuit 29 F/V conversion circuit 30 Amplifier circuit 31, 32 Lead wire Room 33, 34 35 Shock absorber 36, 37 Insulator 38 Coating material 39 Holding part
Claims (1)
ピストンと、前記シリンダとピストンにより形成される
空間内に比誘電率の高い流体状の誘電体を充満させる液
溜め手段と、シリンダに形成された対をなす電極とを設
けている静電容量を利用した変位測定装置。1. A cylinder, a piston that moves within the cylinder, a liquid reservoir means for filling a space formed by the cylinder and the piston with a fluid-like dielectric material having a high relative dielectric constant, and a liquid reservoir formed in the cylinder. A displacement measurement device that uses capacitance and has a pair of electrodes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6727491A JPH04301703A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Capacitance type displacement measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6727491A JPH04301703A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Capacitance type displacement measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04301703A true JPH04301703A (en) | 1992-10-26 |
Family
ID=13340227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6727491A Pending JPH04301703A (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Capacitance type displacement measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04301703A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008185587A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Hispano Suiza | Device for measuring position of piston in cylinder |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP6727491A patent/JPH04301703A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008185587A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Hispano Suiza | Device for measuring position of piston in cylinder |
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