JPH0541362Y2 - - Google Patents
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- JPH0541362Y2 JPH0541362Y2 JP13251886U JP13251886U JPH0541362Y2 JP H0541362 Y2 JPH0541362 Y2 JP H0541362Y2 JP 13251886 U JP13251886 U JP 13251886U JP 13251886 U JP13251886 U JP 13251886U JP H0541362 Y2 JPH0541362 Y2 JP H0541362Y2
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- JP
- Japan
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- opposing electrodes
- capacitance
- electrode
- displacement
- dielectric
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
この考案は、測定変位を対向電極間の静電容量
変化から検出する静電容量型センサに関する。
変化から検出する静電容量型センサに関する。
Ｂ 従来の技術
従来のこの種の静電容量型センサとしては、例
えば、実開昭56−157636号公報に開示された第３
図に示すものがある。
えば、実開昭56−157636号公報に開示された第３
図に示すものがある。
第３図において、図示しない固定部材に取付け
られたハウジング１０１には、測定変位によりハ
ウジング１０１に対して矢印方向に相対移動する
シヤフト１０２が挿通されている。均一な間隔に
巻かれたコイルスプリングである第１のコイル電
極１０３の一端は、ハウジング１０１に固定され
たプリント基板１０４上に印刷された第１の導体
に電気的に接続固定されており、その他端はシヤ
フト１０２に固定された絶縁体１０５に固定され
ている。またコイルスプリングである第２のコイ
ル電極１０６は、第１のコイル電極１０３と同一
方向、同一径かつ等巻間隔とされ、その一端はプ
リント基板１０４上に印刷された第２の導体に電
気的に接続固定され、その他端は絶縁体１０５に
固定されて第１のコイル電極１０３と同一の動き
を示す。
られたハウジング１０１には、測定変位によりハ
ウジング１０１に対して矢印方向に相対移動する
シヤフト１０２が挿通されている。均一な間隔に
巻かれたコイルスプリングである第１のコイル電
極１０３の一端は、ハウジング１０１に固定され
たプリント基板１０４上に印刷された第１の導体
に電気的に接続固定されており、その他端はシヤ
フト１０２に固定された絶縁体１０５に固定され
ている。またコイルスプリングである第２のコイ
ル電極１０６は、第１のコイル電極１０３と同一
方向、同一径かつ等巻間隔とされ、その一端はプ
リント基板１０４上に印刷された第２の導体に電
気的に接続固定され、その他端は絶縁体１０５に
固定されて第１のコイル電極１０３と同一の動き
を示す。
このような従来の静電容量型センサでは、測定
対象物の変位によりシヤフト１０２が軸方向に移
動すると第１のコイル電極１０３と第２のコイル
電極１０６が同時に伸縮し、両コイル電極１０
３，１０６間の静電容量が変化し、その変化によ
り測定変位が検出される。
対象物の変位によりシヤフト１０２が軸方向に移
動すると第１のコイル電極１０３と第２のコイル
電極１０６が同時に伸縮し、両コイル電極１０
３，１０６間の静電容量が変化し、その変化によ
り測定変位が検出される。
Ｃ 考案が解決しようとする問題点
しかしながら、このような従来の静電容量型セ
ンサにあつては、 ２本のコイルスプリングを対向電極としてい
るため、外部より振動が加えられた場合、電極
間の間隙が変化してしまい正確な検出ができな
い。特にコイルスプリングの固有周波数の振動
が加わると共振してしまう。
ンサにあつては、 ２本のコイルスプリングを対向電極としてい
るため、外部より振動が加えられた場合、電極
間の間隙が変化してしまい正確な検出ができな
い。特にコイルスプリングの固有周波数の振動
が加わると共振してしまう。
誘電体を気体としているため、対向電極間に
生ずる静電容量が極めて小さく、測定変位の微
小変化量を検出することがむずかしい。
生ずる静電容量が極めて小さく、測定変位の微
小変化量を検出することがむずかしい。
また、異物が電極間隙（スプリング間隙）に
はさまると電気的に短絡してしまう。
はさまると電気的に短絡してしまう。
という問題点があつた。
本考案の目的は、対向電極間に比較的誘電率の
高い絶縁性の弾性体の誘電体を介在させて成る静
電容量を変位方向に並列に複数組設けて大きな静
電容量値が得られる静電容量型センサを提供する
ことにある。
高い絶縁性の弾性体の誘電体を介在させて成る静
電容量を変位方向に並列に複数組設けて大きな静
電容量値が得られる静電容量型センサを提供する
ことにある。
Ｄ 問題点を解決するための手段
本考案に係わる静電容量型センサでは、測定対
象物の変位方向に延在されてその変位により圧縮
変形する絶縁性弾性体と、この弾性体の圧縮変形
方向に所定の間隔をおいて当該弾性体に埋設され
た複数組の対向電極と、各対向電極の内の一方の
電極に摺動する第１の集電極と、各対向電極の内
の他方の電極に摺動する第２の集電極とを備え
る。
象物の変位方向に延在されてその変位により圧縮
変形する絶縁性弾性体と、この弾性体の圧縮変形
方向に所定の間隔をおいて当該弾性体に埋設され
た複数組の対向電極と、各対向電極の内の一方の
電極に摺動する第１の集電極と、各対向電極の内
の他方の電極に摺動する第２の集電極とを備え
る。
Ｅ 作用
測定対象物の変位により絶縁性弾性体が圧縮変
形し、この弾性体に埋設される各対向電極間の間
隙が変化して静電容量が変化する。各対向電極間
の間隙が変化しても第１および第２の集電極が各
対向電極を摺動し、第１および第２の集電極によ
つてすべての対向電極が並列に接続されるので、
第１および第２の集電極間にはすべての対向電極
の静電容量の総和が出力される。この静電容量の
総和の変化を検出することによつて、測定対象物
の変位を検出することができる。また、外部から
振動が加わつても絶縁性の弾性体の制振機能によ
り対向電極の変化が抑制され、正確な検出が可能
となる。
形し、この弾性体に埋設される各対向電極間の間
隙が変化して静電容量が変化する。各対向電極間
の間隙が変化しても第１および第２の集電極が各
対向電極を摺動し、第１および第２の集電極によ
つてすべての対向電極が並列に接続されるので、
第１および第２の集電極間にはすべての対向電極
の静電容量の総和が出力される。この静電容量の
総和の変化を検出することによつて、測定対象物
の変位を検出することができる。また、外部から
振動が加わつても絶縁性の弾性体の制振機能によ
り対向電極の変化が抑制され、正確な検出が可能
となる。
Ｆ 実施例
この考案の一実施例を示す第１図により説明す
る。図示されない固定部材に取り付けられたハウ
ジング１には先端にねじ部２ａを有するシヤフト
２が挿通され、軸受３にて矢印方向に摺動可能に
保持されている。このシヤフト２は、固定部材に
対して相対移動する物体にねじ部２ａで固定さ
れ、物体の変位に応じてシヤフト２は矢印方向に
移動する。ハウジング１内は中空状とされ、その
ハウジング内壁には、誘電率の安定した円筒状絶
縁部材４が設けられ、更にその絶縁部材４の内壁
に円筒状電極５が設けられている。また、ハウジ
ング１の中空部にはシヤフト２に外挿された形
で、円筒状の誘電体１１に所定間隙で一体に固着
された複数の対向電極１２，１３が配設されてい
る。
る。図示されない固定部材に取り付けられたハウ
ジング１には先端にねじ部２ａを有するシヤフト
２が挿通され、軸受３にて矢印方向に摺動可能に
保持されている。このシヤフト２は、固定部材に
対して相対移動する物体にねじ部２ａで固定さ
れ、物体の変位に応じてシヤフト２は矢印方向に
移動する。ハウジング１内は中空状とされ、その
ハウジング内壁には、誘電率の安定した円筒状絶
縁部材４が設けられ、更にその絶縁部材４の内壁
に円筒状電極５が設けられている。また、ハウジ
ング１の中空部にはシヤフト２に外挿された形
で、円筒状の誘電体１１に所定間隙で一体に固着
された複数の対向電極１２，１３が配設されてい
る。
すなわち、対向電極１２は小径円盤状に形成さ
れ、その外周側が誘電体１１に埋設保持され内周
側が誘電体１１の中空部に突設されている。そし
て、その中央部には貫通孔１２１が穿設され、貫
通孔１２１の周縁は図示の如く折り曲げられてシ
ヤフト２と接触接合されている。また左端の対向
電極１２は更にハウジング１の壁面１ａと摺動可
能に接触接合されている。一方、対向電極１２と
対向配置された対向電極１３は大径円盤状に形成
され、その中央部には誘電体１１の内径よりも太
い孔１３１があけられ、その内周部が誘電体１１
に埋設され、外周部が誘電体１１の外周から突設
され、外周縁が図示の如く折り曲げられて円筒状
電極５と摺動可能に接触接合されている。そし
て、このように誘電体１１に一体に保持された対
向電極１２，１３がシヤフト２のフランジ２ｂと
ハウジング壁面１ａとの間に挟持されている。こ
こで、誘電体１１は絶縁性の弾性体にて形成され
るとともに、比較的誘電率が高く、かつ、温度依
存性、周波数依存性ができるだけ小さいのが好ま
しく、たとえばデユポン社のハイパロン（商標）
が用いられる。
れ、その外周側が誘電体１１に埋設保持され内周
側が誘電体１１の中空部に突設されている。そし
て、その中央部には貫通孔１２１が穿設され、貫
通孔１２１の周縁は図示の如く折り曲げられてシ
ヤフト２と接触接合されている。また左端の対向
電極１２は更にハウジング１の壁面１ａと摺動可
能に接触接合されている。一方、対向電極１２と
対向配置された対向電極１３は大径円盤状に形成
され、その中央部には誘電体１１の内径よりも太
い孔１３１があけられ、その内周部が誘電体１１
に埋設され、外周部が誘電体１１の外周から突設
され、外周縁が図示の如く折り曲げられて円筒状
電極５と摺動可能に接触接合されている。そし
て、このように誘電体１１に一体に保持された対
向電極１２，１３がシヤフト２のフランジ２ｂと
ハウジング壁面１ａとの間に挟持されている。こ
こで、誘電体１１は絶縁性の弾性体にて形成され
るとともに、比較的誘電率が高く、かつ、温度依
存性、周波数依存性ができるだけ小さいのが好ま
しく、たとえばデユポン社のハイパロン（商標）
が用いられる。
以上の構成の静電容量型センサにおいては、シ
ヤフト２と円筒状電極５との間に、各単一の対向
電極１２，１３とその間に挟まれた誘電体１１と
から成る微小静電容量部が並列に複数個設けられ
ることになる。従つて、電気力線が走る有効断面
積をＳ、誘電体１１の誘電率をε、各対向電極間
の距離を第２図Ａに示すようにそれぞれD1，D2，
D3……とすれば、この静電容量型センサの静電
容量C1は、 C1＝ε・Ｓ（１／D1＋１／D2＋……１／Do）＋C0……(1
) と表わすことができる。ここで、ｎは微小静電容
量の数であり、C0は、円筒状電極５とハウジン
グ１間で形成される静電容量であるから、絶縁部
材４の温度依存性、周波数依存性ができるだけ小
さいのが望ましい。
ヤフト２と円筒状電極５との間に、各単一の対向
電極１２，１３とその間に挟まれた誘電体１１と
から成る微小静電容量部が並列に複数個設けられ
ることになる。従つて、電気力線が走る有効断面
積をＳ、誘電体１１の誘電率をε、各対向電極間
の距離を第２図Ａに示すようにそれぞれD1，D2，
D3……とすれば、この静電容量型センサの静電
容量C1は、 C1＝ε・Ｓ（１／D1＋１／D2＋……１／Do）＋C0……(1
) と表わすことができる。ここで、ｎは微小静電容
量の数であり、C0は、円筒状電極５とハウジン
グ１間で形成される静電容量であるから、絶縁部
材４の温度依存性、周波数依存性ができるだけ小
さいのが望ましい。
更に第１図において、電気回路６は、円筒状電
極５を介して対向電極１３と接続され、ハウジン
グ１、シヤフト２を介して対向電極１２と接続さ
れ、図示しないCR発振回路のような静電容量検
出回路により、上記(1)式で示される対向電極間の
静電容量を検出し、これによりシヤフト２の変位
が検出される。
極５を介して対向電極１３と接続され、ハウジン
グ１、シヤフト２を介して対向電極１２と接続さ
れ、図示しないCR発振回路のような静電容量検
出回路により、上記(1)式で示される対向電極間の
静電容量を検出し、これによりシヤフト２の変位
が検出される。
なお、シヤフト２の変位により各対向電極間の
それぞれの誘電体１１が均等にたわむように対向
電極１２とシヤフト２との摩擦抵抗、対向電極１
３と円筒状電極５との摩擦抵抗を十分小さくして
いる。
それぞれの誘電体１１が均等にたわむように対向
電極１２とシヤフト２との摩擦抵抗、対向電極１
３と円筒状電極５との摩擦抵抗を十分小さくして
いる。
このように構成された静電容量型センサの動作
を第２図Ａ，Ｂに基づいて説明する。
を第２図Ａ，Ｂに基づいて説明する。
いま、シヤフト２が第１図に示す初期位置にあ
る場合、第２図Ａに示すように、対向電極１２，
１３が距離D1，D2，D3……の間隔で対向してい
るとすると、この場合の静電容量は(1)式で表わさ
れる。対向電極１２，１３が移動して第２図Ｂに
示すように誘電体１１が圧縮（伸長）されると、
両対向電極１２，１３の間隔はD1よりも狭い
（広い）d1，d2，d3……となり、このときの静電
容量C1は、 C2＝ε・Ｓ（１／d1＋１／d2＋……１／do）＋C0……(2
) となる。
る場合、第２図Ａに示すように、対向電極１２，
１３が距離D1，D2，D3……の間隔で対向してい
るとすると、この場合の静電容量は(1)式で表わさ
れる。対向電極１２，１３が移動して第２図Ｂに
示すように誘電体１１が圧縮（伸長）されると、
両対向電極１２，１３の間隔はD1よりも狭い
（広い）d1，d2，d3……となり、このときの静電
容量C1は、 C2＝ε・Ｓ（１／d1＋１／d2＋……１／do）＋C0……(2
) となる。
従つて、両対向電極間の距離の変化が(1)式−(2)
式で表わされ、上述した電気回路６により、例え
ばCR発振器の発振周波数の変化として静電容量
の変化を検出できる。
式で表わされ、上述した電気回路６により、例え
ばCR発振器の発振周波数の変化として静電容量
の変化を検出できる。
なお、シヤフト２に軸方向に荷重が負荷される
と誘電体１１はその弾性係数に応じてたわむか
ら、上述した静電容量の変化からシヤフト２への
入力荷重も検出できる。また、対向電極１２，１
３の形状、誘電体１１の形状、シヤフト２の形状
等、上記実施例の構成は、特に本考案を限定する
ものではない。
と誘電体１１はその弾性係数に応じてたわむか
ら、上述した静電容量の変化からシヤフト２への
入力荷重も検出できる。また、対向電極１２，１
３の形状、誘電体１１の形状、シヤフト２の形状
等、上記実施例の構成は、特に本考案を限定する
ものではない。
Ｇ 考案の効果
以上説明してきたように、この考案によれば、
一対の対向電極間に誘電体としてゴム弾性体を介
在させたので、その材料のもつ制振性により外部
からの振動に対して対向電極の位置が影響を受け
にくく安定した検出が可能となる。また、対向電
極を平面状にし、その間に誘電率の高い弾性体を
はさみ込んで成る微小静電容量を複数組並列に接
続したので、センサの占める体積に対して有効に
電極面積をかせぐことができ、小さなセンサで大
きな静電容量値が実現でき、変位の計測分解能が
高められ、かつ微小変位の検出が可能となる。ま
た、誘電体の厚さ、大きさ、対向電極の枚数を変
えることにより、センサのもつ容量を任意に設定
でき、設計自由度が増す。
一対の対向電極間に誘電体としてゴム弾性体を介
在させたので、その材料のもつ制振性により外部
からの振動に対して対向電極の位置が影響を受け
にくく安定した検出が可能となる。また、対向電
極を平面状にし、その間に誘電率の高い弾性体を
はさみ込んで成る微小静電容量を複数組並列に接
続したので、センサの占める体積に対して有効に
電極面積をかせぐことができ、小さなセンサで大
きな静電容量値が実現でき、変位の計測分解能が
高められ、かつ微小変位の検出が可能となる。ま
た、誘電体の厚さ、大きさ、対向電極の枚数を変
えることにより、センサのもつ容量を任意に設定
でき、設計自由度が増す。
第１図は本考案の一実施例を示す縦断面図、第
２図Ａ，Ｂは実施例の動作を説明する図、第３図
は従来例を示す図である。 １……ハウジング、２……シヤフト、３……軸
受け、４……絶縁部材、５……円筒状電極、６…
…電気回路、１１……誘電体、１２……対向電
極、１３……対向電極。
２図Ａ，Ｂは実施例の動作を説明する図、第３図
は従来例を示す図である。 １……ハウジング、２……シヤフト、３……軸
受け、４……絶縁部材、５……円筒状電極、６…
…電気回路、１１……誘電体、１２……対向電
極、１３……対向電極。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 測定対象物の変位により対向電極の間隙を変化
させ、その変化による前記対向電極間の静電容量
の変化に基づいて前記変位を検出する静電容量型
センサにおいて、 前記測定対象物の変位方向に延在されてその変
位により圧縮変形する絶縁性弾性体と、 この弾性体の圧縮変形方向に所定の間隔をおい
て当該弾性体に埋設された複数組の対向電極と、 前記各対向電極の内の一方の電極に摺動する第
１の集電極と、 前記各対向電極の内の他方の電極に摺動する第
２の集電極とを備え、 前記第１の集電極と前記第２の集電極から前記
複数組の対向電極間の静電容量を検出することを
特徴とする静電容量型センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13251886U JPH0541362Y2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13251886U JPH0541362Y2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6338005U JPS6338005U (ja) | 1988-03-11 |
| JPH0541362Y2 true JPH0541362Y2 (ja) | 1993-10-20 |
Family
ID=31031980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13251886U Expired - Lifetime JPH0541362Y2 (ja) | 1986-08-28 | 1986-08-28 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541362Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH086212Y2 (ja) * | 1990-07-30 | 1996-02-21 | 株式会社不二工機製作所 | スーパーヒート検出センサー |
| JP2012239801A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Hoya Corp | 位置制御装置、及びプローブ |
-
1986
- 1986-08-28 JP JP13251886U patent/JPH0541362Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6338005U (ja) | 1988-03-11 |
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