JPH07151504A - 静電容量型変位変換器 - Google Patents
静電容量型変位変換器Info
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- JPH07151504A JPH07151504A JP6244575A JP24457594A JPH07151504A JP H07151504 A JPH07151504 A JP H07151504A JP 6244575 A JP6244575 A JP 6244575A JP 24457594 A JP24457594 A JP 24457594A JP H07151504 A JPH07151504 A JP H07151504A
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- dielectric material
- electrode
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- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 粒状及び液状の汚染物による悪影響を受けに
くい静電容量型変位変換器を提供する。 【構成】 静電容量型変位変換器において相対移動する
二つの電極群の対向面を誘電物質被膜でコーティングす
る。これらの被膜間に汚染物が侵入すると被膜間の容量
インピーダンスが変動するが、この変動の最大値よりも
前記誘電物質被膜における容量インピーダンスが大きく
なるように、前記誘電物質被膜の誘電率と厚さを選択す
る。これにより、前記二つの電極群の相対位置を表わす
電極群間の静電容量の値が汚染物による影響を受けにく
くなる。
くい静電容量型変位変換器を提供する。 【構成】 静電容量型変位変換器において相対移動する
二つの電極群の対向面を誘電物質被膜でコーティングす
る。これらの被膜間に汚染物が侵入すると被膜間の容量
インピーダンスが変動するが、この変動の最大値よりも
前記誘電物質被膜における容量インピーダンスが大きく
なるように、前記誘電物質被膜の誘電率と厚さを選択す
る。これにより、前記二つの電極群の相対位置を表わす
電極群間の静電容量の値が汚染物による影響を受けにく
くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電容量型変位変換器
に関し、特に相対移動する電極群の間に侵入する液体や
微粒子等の汚染物への感度を低減させるための改良に関
する。
に関し、特に相対移動する電極群の間に侵入する液体や
微粒子等の汚染物への感度を低減させるための改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】静電容量型変位変換器は、製造工業にお
いてますます普及しつつある。これらの容量型変位変換
器は、測定軸に沿って相対的に移動する一組の基板を有
する。各基板には電極群が設けられ、一方の基板の電極
と他方の基板の電極とは容量を形成するように近接して
配置される。各基板の電極は、各群の種々の電極間容量
の関数として両電極群間の相対位置を表示するために、
既知の回路に接続される。容量型変位変換器がインクリ
メンタル型である場合には、その回路は既知の位置から
の増減を示すに過ぎず、アブソルート型である場合に
は、その回路は初期の相対位置が知られているか否かに
拘らず両基板間の相対位置を示す。これらの型の容量型
変位変換器については、特公昭６４−１１８８３号及び
特公平４−３５６８８号公報等に開示されている。
いてますます普及しつつある。これらの容量型変位変換
器は、測定軸に沿って相対的に移動する一組の基板を有
する。各基板には電極群が設けられ、一方の基板の電極
と他方の基板の電極とは容量を形成するように近接して
配置される。各基板の電極は、各群の種々の電極間容量
の関数として両電極群間の相対位置を表示するために、
既知の回路に接続される。容量型変位変換器がインクリ
メンタル型である場合には、その回路は既知の位置から
の増減を示すに過ぎず、アブソルート型である場合に
は、その回路は初期の相対位置が知られているか否かに
拘らず両基板間の相対位置を示す。これらの型の容量型
変位変換器については、特公昭６４−１１８８３号及び
特公平４−３５６８８号公報等に開示されている。
【０００３】静電容量型変位変換器は、しばしば厚さや
他の物理量を測定するための電気式キャリパーの主要部
として使用される。これらのキャリパーは、研究室や設
計室等のように比較的乾燥した清浄な環境下において使
用されるばかりでなく、機械加工場やその他の比較的汚
染された環境下でワーク部品の寸法を測るためにも使用
されることがある。このような環境下で使用される場合
には、キャリパーは冷却液や研削液に含まれる微細粒子
や液体によって汚染される。液体や粒子の汚染物は、両
電極群の間に侵入し、測定軸に沿った基板間の相対位置
とは無関係に、電極間の容量に影響を与える。容量型変
位変換器における電極間の汚染物質は、微粒子や液体が
電極群間の空隙の空気誘電率とは異なった誘電率を有す
るために、その性能を劣化させる。汚染物が対向面上に
付着した電極群間の容量は、汚染物がその間に存在しな
い同じ位置関係を有する電極群間の容量よりも一般に大
きくなる。このような環境の下では、電極間容量が両基
板間の正確な相対位置を示さなくなる。
他の物理量を測定するための電気式キャリパーの主要部
として使用される。これらのキャリパーは、研究室や設
計室等のように比較的乾燥した清浄な環境下において使
用されるばかりでなく、機械加工場やその他の比較的汚
染された環境下でワーク部品の寸法を測るためにも使用
されることがある。このような環境下で使用される場合
には、キャリパーは冷却液や研削液に含まれる微細粒子
や液体によって汚染される。液体や粒子の汚染物は、両
電極群の間に侵入し、測定軸に沿った基板間の相対位置
とは無関係に、電極間の容量に影響を与える。容量型変
位変換器における電極間の汚染物質は、微粒子や液体が
電極群間の空隙の空気誘電率とは異なった誘電率を有す
るために、その性能を劣化させる。汚染物が対向面上に
付着した電極群間の容量は、汚染物がその間に存在しな
い同じ位置関係を有する電極群間の容量よりも一般に大
きくなる。このような環境の下では、電極間容量が両基
板間の正確な相対位置を示さなくなる。
【０００４】静電容量型変位変換器における汚染による
悪影響を減じる一つの試みが、ゲラハート等により特開
平５−２０９７０号公報において提案されている。ゲラ
ハート等は、各基板の電極を誘電物質の薄膜でコーティ
ングしてから各基板を組み立てることにより、一方の基
板上の電極をコーティングする誘電物質被膜（層）が他
方の基板の電極をコーティングする誘電物質被膜に沿っ
て摺動させることを提案している。理論的には、両誘電
物質層被膜間の摺動接触は空気間隙に汚染物質が侵入す
ることを軽減する。しかし、実際には、ゲラハート達の
特許に述べられた摺動接触の方法によっても、空気間隙
を完全になくすことはできない。もし、両電極群の間の
どこにも空気間隙がないとすると、非常に高い摩擦負荷
と摩耗を生じてしまう。また、電極間のどこにも空気間
隙がないということは、現実には到達できない完全な平
坦度と表面仕上げの完全さが要求されることを意味す
る。実現可能なケースでも、なお何処かに０．００２mm
乃至０．００４mmの空隙を生じる。
悪影響を減じる一つの試みが、ゲラハート等により特開
平５−２０９７０号公報において提案されている。ゲラ
ハート等は、各基板の電極を誘電物質の薄膜でコーティ
ングしてから各基板を組み立てることにより、一方の基
板上の電極をコーティングする誘電物質被膜（層）が他
方の基板の電極をコーティングする誘電物質被膜に沿っ
て摺動させることを提案している。理論的には、両誘電
物質層被膜間の摺動接触は空気間隙に汚染物質が侵入す
ることを軽減する。しかし、実際には、ゲラハート達の
特許に述べられた摺動接触の方法によっても、空気間隙
を完全になくすことはできない。もし、両電極群の間の
どこにも空気間隙がないとすると、非常に高い摩擦負荷
と摩耗を生じてしまう。また、電極間のどこにも空気間
隙がないということは、現実には到達できない完全な平
坦度と表面仕上げの完全さが要求されることを意味す
る。実現可能なケースでも、なお何処かに０．００２mm
乃至０．００４mmの空隙を生じる。
【０００５】このような理由から、ゲラハート達の特許
に述べられた摺動接触の方法では、各基板を互いに相手
方に向かって弾性力で押圧し、これによって表面平坦度
と直線性についてのずれを、基板が離れて移動できるよ
うにすることにより順応させている。しかしながら、基
板支持機構の適応性により、汚い環境において容量型変
位変換器が使用されるときには、電極間に不可避的に侵
入する汚染粒子によつて基板が互いに離れるように働
く。もし空隙内に均一な厚さで液体汚染物が入った場合
には、汚染物はおそらく精度に悪影響を与えないであろ
う。しかし、実際には汚染液はかなり不均一に電極間に
浸入し、汚染層の厚さはゼロからある値まで変化する。
一方、汚染粒子は汚染層の最大厚さまで電極群を互いに
引き離す。汚染液の層が薄くあるいは存在しない電極間
には、空気による間隙が生じる。従って、空気間隙を少
なくする摺動接触の方法は、汚染された環境下で使用さ
れる場合を考慮すれば、殆どの環境下で適切であるとは
言い切れない。
に述べられた摺動接触の方法では、各基板を互いに相手
方に向かって弾性力で押圧し、これによって表面平坦度
と直線性についてのずれを、基板が離れて移動できるよ
うにすることにより順応させている。しかしながら、基
板支持機構の適応性により、汚い環境において容量型変
位変換器が使用されるときには、電極間に不可避的に侵
入する汚染粒子によつて基板が互いに離れるように働
く。もし空隙内に均一な厚さで液体汚染物が入った場合
には、汚染物はおそらく精度に悪影響を与えないであろ
う。しかし、実際には汚染液はかなり不均一に電極間に
浸入し、汚染層の厚さはゼロからある値まで変化する。
一方、汚染粒子は汚染層の最大厚さまで電極群を互いに
引き離す。汚染液の層が薄くあるいは存在しない電極間
には、空気による間隙が生じる。従って、空気間隙を少
なくする摺動接触の方法は、汚染された環境下で使用さ
れる場合を考慮すれば、殆どの環境下で適切であるとは
言い切れない。
【０００６】従来の静電容量型変位変換器１０の概略
が、図４に示される。技術的によく知られているよう
に、変換器１０は絶縁基板１２を有し、絶縁基板１２は
例えば工作機械やキャリパーの構造部品に装着される。
電極群１４は、従来の設計により決められたパターン
で、基板１２上に装着される。基板１２は、電極群１４
が従来手段により形成されたプリント回路基板であって
もよい。電極群１４は、従来の電源１６に接続してい
る。
が、図４に示される。技術的によく知られているよう
に、変換器１０は絶縁基板１２を有し、絶縁基板１２は
例えば工作機械やキャリパーの構造部品に装着される。
電極群１４は、従来の設計により決められたパターン
で、基板１２上に装着される。基板１２は、電極群１４
が従来手段により形成されたプリント回路基板であって
もよい。電極群１４は、従来の電源１６に接続してい
る。
【０００７】上方の絶縁基板２０は、図４中で左から右
側へ延びる測定軸（図示せず）に沿って基板１２上と相
対移動できるように、下側基板１２の上に装着されてい
る。従来設計の電極群２２は、上側基板２０の電極１４
に対向する面に形成される。上側基板２０もまた従来技
術により電極群２２が形成されたプリント回路基板であ
ってもよい。電極群２２は、下側基板１２上の電極群１
４のように、回路部１６に接続されている。電極群１４
及び２２は、空隙２６によって分離されて静電容量を構
成し、空隙２６の空気誘電によって互いに容量的に結合
する。回路部１６は、適宜な信号を各組の一方の群の電
極１４，２２の幾つかに印加し、いずれかの群の電極１
４又は２２から信号を受信する。空隙を介して結合され
る信号の位相と強度がどのように測定軸に沿った基板１
２及び２０の相対位置を示すかについては、当業者によ
く知られている。
側へ延びる測定軸（図示せず）に沿って基板１２上と相
対移動できるように、下側基板１２の上に装着されてい
る。従来設計の電極群２２は、上側基板２０の電極１４
に対向する面に形成される。上側基板２０もまた従来技
術により電極群２２が形成されたプリント回路基板であ
ってもよい。電極群２２は、下側基板１２上の電極群１
４のように、回路部１６に接続されている。電極群１４
及び２２は、空隙２６によって分離されて静電容量を構
成し、空隙２６の空気誘電によって互いに容量的に結合
する。回路部１６は、適宜な信号を各組の一方の群の電
極１４，２２の幾つかに印加し、いずれかの群の電極１
４又は２２から信号を受信する。空隙を介して結合され
る信号の位相と強度がどのように測定軸に沿った基板１
２及び２０の相対位置を示すかについては、当業者によ
く知られている。
【０００８】電極群１４及び２２の対向面はいかなる保
護被膜なしでもよいが、従来は容量型変位検出器の電極
群１４及び２２は誘電物質の薄い被膜もしくは層３０及
び３２に覆われていた。しかし、誘電物質被膜３０及び
３２の目的は、電極１４及び２２が互いに容量的に結合
し続ける間、電極群１４及び２２を保護することにあっ
た。図４から、液体及び粒子の汚染物が侵入する大きな
容積が空隙２６に存在することが明らかである。このよ
うな汚染物は、空気の誘電率（すなわち１）よりもかな
り大きい誘電率を持つ。汚染物は、通常平坦でなく又非
対称に空隙２６を満たすので、電極１４と２２の結合
は、測定軸に沿った基板１２及び２０の相対的な長手方
向位置よりも、主に空隙２６における汚染物の分布パタ
ーンの関数となる。このような状態では、変位検出器１
０は正確な位置測定を与えることはできない。
護被膜なしでもよいが、従来は容量型変位検出器の電極
群１４及び２２は誘電物質の薄い被膜もしくは層３０及
び３２に覆われていた。しかし、誘電物質被膜３０及び
３２の目的は、電極１４及び２２が互いに容量的に結合
し続ける間、電極群１４及び２２を保護することにあっ
た。図４から、液体及び粒子の汚染物が侵入する大きな
容積が空隙２６に存在することが明らかである。このよ
うな汚染物は、空気の誘電率（すなわち１）よりもかな
り大きい誘電率を持つ。汚染物は、通常平坦でなく又非
対称に空隙２６を満たすので、電極１４と２２の結合
は、測定軸に沿った基板１２及び２０の相対的な長手方
向位置よりも、主に空隙２６における汚染物の分布パタ
ーンの関数となる。このような状態では、変位検出器１
０は正確な位置測定を与えることはできない。
【０００９】従来から、電極１４及び２２間の空隙２６
内の汚染物の問題が認識され、その対策も提案されてき
た。それらは、空隙２６を狭くすることによってこの問
題を解決しようとするものであり、それによって空隙２
６に存在する汚染物の量を理論的に減じようとするもの
であった。従来の容量型変位検出器においては、空隙が
約９０ミクロンにまで減じられてきており、電極２２
は、厚さ３０ミクロン乃至７０ミクロンを有し誘電率
３．８の誘電物質被膜３２で覆われ、また電極１４は、
厚さ１５０ミクロン乃至２００ミクロンを有し誘電率が
約４の誘電物質被膜３０で覆われている。
内の汚染物の問題が認識され、その対策も提案されてき
た。それらは、空隙２６を狭くすることによってこの問
題を解決しようとするものであり、それによって空隙２
６に存在する汚染物の量を理論的に減じようとするもの
であった。従来の容量型変位検出器においては、空隙が
約９０ミクロンにまで減じられてきており、電極２２
は、厚さ３０ミクロン乃至７０ミクロンを有し誘電率
３．８の誘電物質被膜３２で覆われ、また電極１４は、
厚さ１５０ミクロン乃至２００ミクロンを有し誘電率が
約４の誘電物質被膜３０で覆われている。
【００１０】誘電物質被膜３０及び３２と空隙の相対イ
ンピーダンスは、インピーダンスがその比に比例するの
で、厚さ対誘電率の比によって比較することができる。
この配列における最も好ましい場合について、誘電物質
被膜３０及び３２の厚さに対する夫々の誘電率の比の合
計値は、約６８（すなわち、［７０／３．８］＋［２０
０／４］）。空隙の厚さと誘電率の比は、約９０（すな
わち、９０／１）である。空隙における最大インピーダ
ンス（すなわち、間隙が汚染物でなく空気で満たされて
いるとき）は、このようにして誘電物質被膜３０及び３
２の結合インピーダンスの約１．３倍（すなわち、９０
／６８）となる。誘電物質被膜インピーダンスに対する
最大空隙インピーダンスの比は、誘電物質被膜３０及び
３２が上述した範囲の薄いときの値であるときに一層大
きい（すなわち約２）。
ンピーダンスは、インピーダンスがその比に比例するの
で、厚さ対誘電率の比によって比較することができる。
この配列における最も好ましい場合について、誘電物質
被膜３０及び３２の厚さに対する夫々の誘電率の比の合
計値は、約６８（すなわち、［７０／３．８］＋［２０
０／４］）。空隙の厚さと誘電率の比は、約９０（すな
わち、９０／１）である。空隙における最大インピーダ
ンス（すなわち、間隙が汚染物でなく空気で満たされて
いるとき）は、このようにして誘電物質被膜３０及び３
２の結合インピーダンスの約１．３倍（すなわち、９０
／６８）となる。誘電物質被膜インピーダンスに対する
最大空隙インピーダンスの比は、誘電物質被膜３０及び
３２が上述した範囲の薄いときの値であるときに一層大
きい（すなわち約２）。
【００１１】汚染物によって起きる問題は、相対位置に
関係しない容量結合の変動の結果であるから、固定イン
ピーダンス（すなわち誘電物質被膜のインピーダンス）
に対する可変インピーダンス（すなわち間隙のインピー
ダンス）の比率が高いと、同じ間隙幅や汚染物量であっ
てもより大きな性能劣化の原因となる。しかし、従来技
術における誘電物質層の容量インピーダンスは、せいぜ
い間隙における最大容量インピーダンスの約４分の３
（すなわち［１］／［１．３０］）以下であり、従来の
誘電物質層の容量インピーダンスは、汚染物による影響
を抑えるためには十分に高い値ではなかった。
関係しない容量結合の変動の結果であるから、固定イン
ピーダンス（すなわち誘電物質被膜のインピーダンス）
に対する可変インピーダンス（すなわち間隙のインピー
ダンス）の比率が高いと、同じ間隙幅や汚染物量であっ
てもより大きな性能劣化の原因となる。しかし、従来技
術における誘電物質層の容量インピーダンスは、せいぜ
い間隙における最大容量インピーダンスの約４分の３
（すなわち［１］／［１．３０］）以下であり、従来の
誘電物質層の容量インピーダンスは、汚染物による影響
を抑えるためには十分に高い値ではなかった。
【００１２】図５中の容量型変位測定器４０に示される
ように、空隙を全くなくすことによって汚染物の問題を
減じる試みもなされてきた。次に詳述するように、図５
の変換器４０は、図４の変換器１０に比較して、上側基
板を上側電極の誘電物質被膜が下側電極の誘電物質被膜
と接触して摺動するようにマウントされている点で異な
る。図５において、変換器４０は、例えばキヤリパーや
工作機械の部品となる通常長方形をしたベース部材４２
を有する。ベース部材４２には、支持ブロック４４を受
ける長方形の切り抜きが形成されている。支持ブロック
４４は、次にプリント回路基板のような絶縁基板４６を
支持する。電極群５０は、従来のパターンに従って基板
４６に装着されている。
ように、空隙を全くなくすことによって汚染物の問題を
減じる試みもなされてきた。次に詳述するように、図５
の変換器４０は、図４の変換器１０に比較して、上側基
板を上側電極の誘電物質被膜が下側電極の誘電物質被膜
と接触して摺動するようにマウントされている点で異な
る。図５において、変換器４０は、例えばキヤリパーや
工作機械の部品となる通常長方形をしたベース部材４２
を有する。ベース部材４２には、支持ブロック４４を受
ける長方形の切り抜きが形成されている。支持ブロック
４４は、次にプリント回路基板のような絶縁基板４６を
支持する。電極群５０は、従来のパターンに従って基板
４６に装着されている。
【００１３】支持枠６０はベース部材４２に固定され、
その全長に渡って上面を包む。絶縁基板６４の上部は、
またプリント回路基板であってもよいが、支持枠６０に
装着されている。図５は変換器４０の縦断面図を示すも
ので、紙面に垂直な測定軸に沿って上板６４と下板４６
が相対的に移動する。支持枠６０内の基板６４を装着す
るための構造は、公知であるので説明簡略化のために省
略する。基板６４は、基板４６と同様に電極群６８を有
する。上述したように、図５の変換器４０は図４の変換
器１０と比較して、下側電極５０の誘電物質被膜７４が
上側電極６８の誘電物質被膜７６と摺動接触するように
上側基板６４が装着されている点が異なる。しかし、既
に説明したとおり、上側基板６４を垂直方向には自由に
動かし、さらに下側基板４６の方向に弾力的に押圧され
るように装着することが必要である。この目的のため、
基板６４は基板支持部材８０内にゴムのような弾性部材
８２によって装着され、弾性部材８２は基板６４と基板
持部材８０の間に接着される。基板６４と基板支持枠８
０の間に延びた弾性スプリング８４は、基板６４を下側
に押圧して誘電物質被膜７４及び７６が互いに接触を保
つようにしている。なお、弾性スプリング８４としては
図に示される板状のものでなく、コイル状のスプリング
を使用することも可能である。
その全長に渡って上面を包む。絶縁基板６４の上部は、
またプリント回路基板であってもよいが、支持枠６０に
装着されている。図５は変換器４０の縦断面図を示すも
ので、紙面に垂直な測定軸に沿って上板６４と下板４６
が相対的に移動する。支持枠６０内の基板６４を装着す
るための構造は、公知であるので説明簡略化のために省
略する。基板６４は、基板４６と同様に電極群６８を有
する。上述したように、図５の変換器４０は図４の変換
器１０と比較して、下側電極５０の誘電物質被膜７４が
上側電極６８の誘電物質被膜７６と摺動接触するように
上側基板６４が装着されている点が異なる。しかし、既
に説明したとおり、上側基板６４を垂直方向には自由に
動かし、さらに下側基板４６の方向に弾力的に押圧され
るように装着することが必要である。この目的のため、
基板６４は基板支持部材８０内にゴムのような弾性部材
８２によって装着され、弾性部材８２は基板６４と基板
持部材８０の間に接着される。基板６４と基板支持枠８
０の間に延びた弾性スプリング８４は、基板６４を下側
に押圧して誘電物質被膜７４及び７６が互いに接触を保
つようにしている。なお、弾性スプリング８４としては
図に示される板状のものでなく、コイル状のスプリング
を使用することも可能である。
【００１４】空隙を全くなくすことにより、図５の容量
型変位変換器４０が上下電極群の間の空隙に汚染物が入
り込む問題を除くように思われる。しかしながら、基板
６４は下側基板４６に対して垂直方向に自由に動くの
で、液体や粒子の汚染物が結局は誘電物質被膜７４及び
７６の間に入り込み、下側基板４６から上方に向かって
上側基板６４を変位させる。下側基板４６から上方に向
かって上側基板６４が変位したとき、基板４６及び６４
の間に空隙が形成されその中に汚染物質層が存在しない
か、あるいは汚染物質層が上側基板６４と下側基板４６
の間のスペースよりも薄くなる。この理由から、図５に
示される摺動電極概念は、汚染問題の解決には全く成功
しなかった。
型変位変換器４０が上下電極群の間の空隙に汚染物が入
り込む問題を除くように思われる。しかしながら、基板
６４は下側基板４６に対して垂直方向に自由に動くの
で、液体や粒子の汚染物が結局は誘電物質被膜７４及び
７６の間に入り込み、下側基板４６から上方に向かって
上側基板６４を変位させる。下側基板４６から上方に向
かって上側基板６４が変位したとき、基板４６及び６４
の間に空隙が形成されその中に汚染物質層が存在しない
か、あるいは汚染物質層が上側基板６４と下側基板４６
の間のスペースよりも薄くなる。この理由から、図５に
示される摺動電極概念は、汚染問題の解決には全く成功
しなかった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
微粒子や液体等の汚染に比較的低い感度の静電容量型変
位変換器を提供することである。本発明の他の目的は、
微粒子や液体等の汚染の避けられない環境下で使用され
るキャリパー等の測定器に組み込まれる静電容量型変位
変換器を提供することである。
微粒子や液体等の汚染に比較的低い感度の静電容量型変
位変換器を提供することである。本発明の他の目的は、
微粒子や液体等の汚染の避けられない環境下で使用され
るキャリパー等の測定器に組み込まれる静電容量型変位
変換器を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】これら及びその他の本発
明の目的は、測定軸に沿って相対移動する第１及び第２
基板を有する容量型変換器により達成される。両基板
は、測定軸に沿って一列に延びる各電極群を有してい
る。電極群の一方または双方は、誘電物質被膜（層）に
よりコーティングされている。この誘電物質被膜の厚さ
と誘電率は、誘電物質被膜のインピーダンスが電極間に
介在する空隙及び汚染物のインピーダンスの最大値と少
なくとも同じ大きさとなるように選択される。その結
果、第１及び第２電極群の結合容量は、電極間の汚染物
による電極間容量変化に比較的低い感度となる。両基板
は、電極間に空隙が形成されるように装着してもよい。
あるいは、両電極群に誘電物質被膜を塗布し、誘電物質
被膜を互いに摺動させるようにしてもよい。
明の目的は、測定軸に沿って相対移動する第１及び第２
基板を有する容量型変換器により達成される。両基板
は、測定軸に沿って一列に延びる各電極群を有してい
る。電極群の一方または双方は、誘電物質被膜（層）に
よりコーティングされている。この誘電物質被膜の厚さ
と誘電率は、誘電物質被膜のインピーダンスが電極間に
介在する空隙及び汚染物のインピーダンスの最大値と少
なくとも同じ大きさとなるように選択される。その結
果、第１及び第２電極群の結合容量は、電極間の汚染物
による電極間容量変化に比較的低い感度となる。両基板
は、電極間に空隙が形成されるように装着してもよい。
あるいは、両電極群に誘電物質被膜を塗布し、誘電物質
被膜を互いに摺動させるようにしてもよい。
【００１７】
【実施例】本発明の静電容量型変位変換器の一実施例
が、図１に示される。説明を簡潔にするため、図１に示
す構成要素で図４に示す従来の容量型変位変換器１０と
同じものには、同じ参照番号を付して説明を省略する。
本発明の変位変換器９０は、電極群１４及び２２の間の
空隙２６から汚染物を除くことに依存しない方法によっ
て汚染物問題を解決しようと試みたもので、従来常識か
らは外れたものである。本発明の容量型変位変換器９０
は、電極群１４及び２２の間の汚染物による悪影響を少
なくすることを試みる。図１において、電極群１４及び
２２は、夫々比較的厚い誘電物質被膜９２及び９４に覆
われている。誘電物質被膜９２及び９４に使用される物
質の誘電率は１（すなわち空気の誘電率）よりも大きい
が、被膜９２及び９４は十分な厚みを持ち、少なくとも
空隙２６が汚染物に部分的に満たされるまでは、誘電物
質被膜９２及び９４のインピーダンスは空隙２６のイン
ピーダンスよりも大きい。
が、図１に示される。説明を簡潔にするため、図１に示
す構成要素で図４に示す従来の容量型変位変換器１０と
同じものには、同じ参照番号を付して説明を省略する。
本発明の変位変換器９０は、電極群１４及び２２の間の
空隙２６から汚染物を除くことに依存しない方法によっ
て汚染物問題を解決しようと試みたもので、従来常識か
らは外れたものである。本発明の容量型変位変換器９０
は、電極群１４及び２２の間の汚染物による悪影響を少
なくすることを試みる。図１において、電極群１４及び
２２は、夫々比較的厚い誘電物質被膜９２及び９４に覆
われている。誘電物質被膜９２及び９４に使用される物
質の誘電率は１（すなわち空気の誘電率）よりも大きい
が、被膜９２及び９４は十分な厚みを持ち、少なくとも
空隙２６が汚染物に部分的に満たされるまでは、誘電物
質被膜９２及び９４のインピーダンスは空隙２６のイン
ピーダンスよりも大きい。
【００１８】誘電物質被膜９２及び９４と空隙２６の関
係が、図２の略図に示される。ここで、Ｃ1 は誘電物質
被膜９２の静電容量を表し、ＣG は空隙２６の静電容量
を表し、Ｃ2 は誘電物質被膜９４の静電容量を表わす。
同様に、Ｚ1 は誘電物質被膜９２のインピーダンスを表
し、ＺG は空隙２６のインピーダンスを表し、Ｚ2 は誘
電物質被膜９４のインピーダンスを表わす。図２から、
もし静電容量Ｃ1 及びＣ2 が静電容量ＣG よりも十分小
さければ、Ｚ1 及びＺ2 のインピーダンスはＺG のイン
ピーダンスよりも十分大きくなることが明らかである。
このような状況の下では、静電容量ＣG の端子Ａから端
子Ｂへのインピーダンスへ与える影響が比較的小さくな
る。その結果、高いインピーダンス（すなわち、厚さに
対する誘電率の比の低い）を持つ誘電物質被膜９２及び
９４は、端子Ａから端子Ｂの間の結合が静電容量ＣG の
変化に対して比較的影響を受けないようになる。上述し
たように、誘電物質被膜９２及び９４と空隙２６のイン
ピーダンスは、誘電率に対する厚さのそれぞれの比によ
って互いに比較される。このような方法を使用すること
により、空隙２６の容量インピーダンスが変化しても、
誘電物質被膜９２及び９４により拘束される内側電極領
域の最大容量インピーダンスは、（誘電率＝１）の空気
が間隙２６に存在する時のものとなる。空気が内側電極
領域に存在する時は、誘電率に対する厚さの比は、空気
の誘電率が１なので内側電極領域の厚さに等しくなる。
係が、図２の略図に示される。ここで、Ｃ1 は誘電物質
被膜９２の静電容量を表し、ＣG は空隙２６の静電容量
を表し、Ｃ2 は誘電物質被膜９４の静電容量を表わす。
同様に、Ｚ1 は誘電物質被膜９２のインピーダンスを表
し、ＺG は空隙２６のインピーダンスを表し、Ｚ2 は誘
電物質被膜９４のインピーダンスを表わす。図２から、
もし静電容量Ｃ1 及びＣ2 が静電容量ＣG よりも十分小
さければ、Ｚ1 及びＺ2 のインピーダンスはＺG のイン
ピーダンスよりも十分大きくなることが明らかである。
このような状況の下では、静電容量ＣG の端子Ａから端
子Ｂへのインピーダンスへ与える影響が比較的小さくな
る。その結果、高いインピーダンス（すなわち、厚さに
対する誘電率の比の低い）を持つ誘電物質被膜９２及び
９４は、端子Ａから端子Ｂの間の結合が静電容量ＣG の
変化に対して比較的影響を受けないようになる。上述し
たように、誘電物質被膜９２及び９４と空隙２６のイン
ピーダンスは、誘電率に対する厚さのそれぞれの比によ
って互いに比較される。このような方法を使用すること
により、空隙２６の容量インピーダンスが変化しても、
誘電物質被膜９２及び９４により拘束される内側電極領
域の最大容量インピーダンスは、（誘電率＝１）の空気
が間隙２６に存在する時のものとなる。空気が内側電極
領域に存在する時は、誘電率に対する厚さの比は、空気
の誘電率が１なので内側電極領域の厚さに等しくなる。
【００１９】空隙２６の最大インピーダンスは、誘電物
質被膜９２及び９４の直列結合のインピーダンスよりも
小さくなければならない。従って、誘電物質被膜９２及
び９４双方の誘電率に対する厚さの比の合計が、空隙の
厚さよりも小さくなければならない。空隙２６の最大イ
ンピーダンスは、誘電物質被膜９２及び９４のインピー
ダンスの直列結合値の２分の１より小さいことが好まし
い。誘電物質被膜９２及び９４について誘電率に対する
厚さの比の合計は、従って、空隙の厚さの２倍以上であ
ることが好ましい。最後に、空隙２６の最大インピーダ
ンスは誘電物質被膜９２及び９４のインピーダンスの直
列結合値の約３分の１以下であることが好ましい。従っ
て、両誘電被覆物９２及び９４についての誘電率に対す
る厚さの比の合計が空隙の厚さの３倍以上であることが
望ましい。このようにして、両誘電被覆物９２及び９４
の誘電率が４であれば、誘電物質被膜９２及び９４の厚
さ合計は、少なくとも空隙２６の厚さの４倍、好ましく
は空隙厚さの８倍、そして最も望ましくは空隙２６の厚
さの１２倍でなければならない。例としては、空隙２６
内の汚染物が、空隙のインピーダンスを１，０００オー
ムから５００オームに低下させたとして、間隙全体に渡
るインピーダンスは２，０００オームから１，５００オ
ームに変化する。このようにして、例え汚染物が空隙２
６におけるインピーダンスを５０％減少させる原因だと
しても、電極群１４及び２２間の全インピーダンスは２
５％変化するのみである。しかしながら、誘電物質被膜
９２及び９４の結合インピーダンスが空隙の最大インピ
ーダンスよりも２倍以上である好ましい状態において
は、汚染物は電極群１４及び２２の間のインピーダンス
を３，０００オームから２５００オームに変化させる原
因となる。
質被膜９２及び９４の直列結合のインピーダンスよりも
小さくなければならない。従って、誘電物質被膜９２及
び９４双方の誘電率に対する厚さの比の合計が、空隙の
厚さよりも小さくなければならない。空隙２６の最大イ
ンピーダンスは、誘電物質被膜９２及び９４のインピー
ダンスの直列結合値の２分の１より小さいことが好まし
い。誘電物質被膜９２及び９４について誘電率に対する
厚さの比の合計は、従って、空隙の厚さの２倍以上であ
ることが好ましい。最後に、空隙２６の最大インピーダ
ンスは誘電物質被膜９２及び９４のインピーダンスの直
列結合値の約３分の１以下であることが好ましい。従っ
て、両誘電被覆物９２及び９４についての誘電率に対す
る厚さの比の合計が空隙の厚さの３倍以上であることが
望ましい。このようにして、両誘電被覆物９２及び９４
の誘電率が４であれば、誘電物質被膜９２及び９４の厚
さ合計は、少なくとも空隙２６の厚さの４倍、好ましく
は空隙厚さの８倍、そして最も望ましくは空隙２６の厚
さの１２倍でなければならない。例としては、空隙２６
内の汚染物が、空隙のインピーダンスを１，０００オー
ムから５００オームに低下させたとして、間隙全体に渡
るインピーダンスは２，０００オームから１，５００オ
ームに変化する。このようにして、例え汚染物が空隙２
６におけるインピーダンスを５０％減少させる原因だと
しても、電極群１４及び２２間の全インピーダンスは２
５％変化するのみである。しかしながら、誘電物質被膜
９２及び９４の結合インピーダンスが空隙の最大インピ
ーダンスよりも２倍以上である好ましい状態において
は、汚染物は電極群１４及び２２の間のインピーダンス
を３，０００オームから２５００オームに変化させる原
因となる。
【００２０】このようにして、好ましい状態では、５０
％の空隙インピーダンスの変化は、単に１６．７％の電
極群１４及び２２間のインピーダンス変化の結果とな
る。最後に、誘電物質被膜９２及び９４の結合インピー
ダンスが空隙の最大インピーダンスの三倍である最も好
ましい状態においては、汚染物は電極群１４及び２２間
のインピーダンスを４，０００オームから３，５００オ
ームに変化させる。このようにして、最も好ましい状態
では、５０％の空隙インピーダンス変化は、電極群１４
及び２２の間のインピーダンスに僅か１２．５％の変化
しか与えない。従来より、容量型変位変換器の電極群１
４及び２２の誘電物質被膜が使用されてはいたが、上述
したように誘電物質被膜がもし十分厚ければ電極群１４
及び２２の間の汚染物の影響を減少することができると
いう認識はなかつた。その結果、容量被膜は電極群の保
護のみに使用され、そしてそれらは空隙内の汚染物に対
するいかなる重要な効果も持つには実際の空隙に比較し
て極めて薄すぎていた。
％の空隙インピーダンスの変化は、単に１６．７％の電
極群１４及び２２間のインピーダンス変化の結果とな
る。最後に、誘電物質被膜９２及び９４の結合インピー
ダンスが空隙の最大インピーダンスの三倍である最も好
ましい状態においては、汚染物は電極群１４及び２２間
のインピーダンスを４，０００オームから３，５００オ
ームに変化させる。このようにして、最も好ましい状態
では、５０％の空隙インピーダンス変化は、電極群１４
及び２２の間のインピーダンスに僅か１２．５％の変化
しか与えない。従来より、容量型変位変換器の電極群１
４及び２２の誘電物質被膜が使用されてはいたが、上述
したように誘電物質被膜がもし十分厚ければ電極群１４
及び２２の間の汚染物の影響を減少することができると
いう認識はなかつた。その結果、容量被膜は電極群の保
護のみに使用され、そしてそれらは空隙内の汚染物に対
するいかなる重要な効果も持つには実際の空隙に比較し
て極めて薄すぎていた。
【００２１】本発明に基づく他の実施例である静電容量
型変位変換器１００が、図３に示される。変位変換器１
００は、図１に示す変位変換器９０のように、比較的厚
い誘電物質被膜９２及び９４を使用している。しかしな
がら、図３の容量型変位変換器１００は、誘電物質被膜
９２及び９４の間の摺動接触を用いる。この目的のた
め、変位変換器１００は、以前に説明した図５の変位変
換器に使用されていたのと同じ基板、電極、支持機構が
使用されている。特に、上側基板６４は弾性部材８２に
よって基板支持部材８０に装着され、スプリング８４に
より下側に弾性力で押圧されている。
型変位変換器１００が、図３に示される。変位変換器１
００は、図１に示す変位変換器９０のように、比較的厚
い誘電物質被膜９２及び９４を使用している。しかしな
がら、図３の容量型変位変換器１００は、誘電物質被膜
９２及び９４の間の摺動接触を用いる。この目的のた
め、変位変換器１００は、以前に説明した図５の変位変
換器に使用されていたのと同じ基板、電極、支持機構が
使用されている。特に、上側基板６４は弾性部材８２に
よって基板支持部材８０に装着され、スプリング８４に
より下側に弾性力で押圧されている。
【００２２】図３の実施例１００において、実際の表面
粗さや平坦度の限界が、誘電物質被膜９２及び９４によ
って仕切られる内側電極領域に空隙を作るように誘電物
質被膜９２及び９４は互いに離れさせるときには、誘電
物質被膜９２及び９４の直列インピーダンスは少なくと
も被膜９２及び９４の間の最大インピーダンスに等しく
なければならない。従って、両誘電物質被膜９２及び９
４の誘電率に対する厚さの比の合計は、被膜９２及び９
４によって仕切られる内側電極領域の誘電率に対する厚
さの比の最大値よりも小さくなければならない。上述し
たように、内側電極領域の誘電率に対する厚さの最大値
は、電極領域内に空気がある場合に生じる。空気の誘電
率は１なので、内側電極領域における誘電率に対する厚
さの最大比は単に被膜９２及び９４によって仕切られる
内側電極領域の厚さとなる。内側電極領域は、製造上の
制約または汚染物による被膜９２及び９４の開きのどち
らかの結果として、常に厚さをもつ。このように両誘電
物質被膜９２及び９４の誘電率に対する厚さの比の合計
は、被膜９２及び９４によって仕切られる内側電極領域
の厚さよりも小さくなければならない。
粗さや平坦度の限界が、誘電物質被膜９２及び９４によ
って仕切られる内側電極領域に空隙を作るように誘電物
質被膜９２及び９４は互いに離れさせるときには、誘電
物質被膜９２及び９４の直列インピーダンスは少なくと
も被膜９２及び９４の間の最大インピーダンスに等しく
なければならない。従って、両誘電物質被膜９２及び９
４の誘電率に対する厚さの比の合計は、被膜９２及び９
４によって仕切られる内側電極領域の誘電率に対する厚
さの比の最大値よりも小さくなければならない。上述し
たように、内側電極領域の誘電率に対する厚さの最大値
は、電極領域内に空気がある場合に生じる。空気の誘電
率は１なので、内側電極領域における誘電率に対する厚
さの最大比は単に被膜９２及び９４によって仕切られる
内側電極領域の厚さとなる。内側電極領域は、製造上の
制約または汚染物による被膜９２及び９４の開きのどち
らかの結果として、常に厚さをもつ。このように両誘電
物質被膜９２及び９４の誘電率に対する厚さの比の合計
は、被膜９２及び９４によって仕切られる内側電極領域
の厚さよりも小さくなければならない。
【００２３】誘電物質被膜９２及び９４の直列インピー
ダンスは、少なくとも被膜９２及び９４の間の内側電極
領域における最大インピーダンスに等しくなければなら
ないので、誘電物質被膜の直列インピーダンスは、製造
されたとき、また液状汚染物が被膜９２及び９４の間に
侵入したときにおける、被膜９２及び９４の間の内側電
極領域間の最大インピーダンスの少なくとも２倍である
ことが好ましい。結局、誘電物質被膜９２及び９４の直
列インピーダンスは、製造されたとき、また液状汚染物
が被膜９２及び９４の間に侵入したときにおける、被膜
９２及び９４の間の内側電極領域の最大インピーダンス
の少なくとも３倍であることが望ましい。前述したよう
に、摺動接触方式を用いた実際の静電容量型変位変換器
は、依然として０．００２mm乃至０．００４mmの空隙を
発生している。最も薄い被膜９２及び９４は、空隙を
０．００２mmにできたときに使用できる。より厚い空隙
であれば、より厚い誘電物質被膜９２及び９４が必要と
なる。もちろん、誘電物質被膜９２及び９４の間の空間
を増加させる汚染物によるより広い空隙は、著しく厚い
誘電物質被膜９２及び９４を必要とする。誘電率４を有
する誘電物質被膜９２及び９４を用いた例では、誘電物
質被膜９２及び９４の厚さ合計が少なくとも０．００８
mmでなければならず、好ましくは０．０１６mmでなけれ
ばならず、そして望ましくは０．０２４mmとなる。
ダンスは、少なくとも被膜９２及び９４の間の内側電極
領域における最大インピーダンスに等しくなければなら
ないので、誘電物質被膜の直列インピーダンスは、製造
されたとき、また液状汚染物が被膜９２及び９４の間に
侵入したときにおける、被膜９２及び９４の間の内側電
極領域間の最大インピーダンスの少なくとも２倍である
ことが好ましい。結局、誘電物質被膜９２及び９４の直
列インピーダンスは、製造されたとき、また液状汚染物
が被膜９２及び９４の間に侵入したときにおける、被膜
９２及び９４の間の内側電極領域の最大インピーダンス
の少なくとも３倍であることが望ましい。前述したよう
に、摺動接触方式を用いた実際の静電容量型変位変換器
は、依然として０．００２mm乃至０．００４mmの空隙を
発生している。最も薄い被膜９２及び９４は、空隙を
０．００２mmにできたときに使用できる。より厚い空隙
であれば、より厚い誘電物質被膜９２及び９４が必要と
なる。もちろん、誘電物質被膜９２及び９４の間の空間
を増加させる汚染物によるより広い空隙は、著しく厚い
誘電物質被膜９２及び９４を必要とする。誘電率４を有
する誘電物質被膜９２及び９４を用いた例では、誘電物
質被膜９２及び９４の厚さ合計が少なくとも０．００８
mmでなければならず、好ましくは０．０１６mmでなけれ
ばならず、そして望ましくは０．０２４mmとなる。
【００２４】なお、本発明に使用する誘電物質被膜を、
誘電率５を有するシート状のガラスエポキシ樹脂、ある
いはより耐摩耗性が高く誘電率８．４を有するポリビニ
リデンーフルオロイドーフィルム（POLYVINYLIDENE FLU
ORIDE FILM 商品名：ＫＹＮＡＲ）を接着剤を介して電
極群の表面に貼りつけることによって形成してもよい。
誘電率５を有するシート状のガラスエポキシ樹脂、ある
いはより耐摩耗性が高く誘電率８．４を有するポリビニ
リデンーフルオロイドーフィルム（POLYVINYLIDENE FLU
ORIDE FILM 商品名：ＫＹＮＡＲ）を接着剤を介して電
極群の表面に貼りつけることによって形成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】本発明の静電容量型変位変換器のよれ
ば、各電極群の表面に形成する誘電物質被膜の誘電率と
厚さを調整することにより、各電極群の間に侵入する汚
染物による悪影響を低く抑えることが可能となる。その
ため、静電容量型変位変換器の組み込まれたキャリパー
等の測定器を機械加工場等の比較的汚染された環境下で
使用することができるようになる。
ば、各電極群の表面に形成する誘電物質被膜の誘電率と
厚さを調整することにより、各電極群の間に侵入する汚
染物による悪影響を低く抑えることが可能となる。その
ため、静電容量型変位変換器の組み込まれたキャリパー
等の測定器を機械加工場等の比較的汚染された環境下で
使用することができるようになる。
【図１】本発明の静電容量型変位変換器の一実施例の断
面略図。
面略図。
【図２】図１の実施例における電極間の容量とインピー
ダンスを示す略図。
ダンスを示す略図。
【図３】本発明の他の実施例の断面略図。
【図４】電極間に相当な空隙を持つ従来の静電容量型変
位変換器の断面略図。
位変換器の断面略図。
【図５】各基板上の電極表面が薄い誘電物質で塗布さ
れ、互いに摺動接触するように置かれた容量型変位変換
器の断面略図。
れ、互いに摺動接触するように置かれた容量型変位変換
器の断面略図。
１０，４０，９０…静電容量型変位変換器 １２，２０，４６，６４…絶縁基板 １４，２２，６８…電極群 ２６…空隙 ４２…ベース部材 ６０…支持枠 ７４，７６，９２，９４…誘電物質被膜（層） ８２…弾性部材 ８３…スプリング
Claims (11)
- 【請求項１】 測定軸に沿って配置される第１電極群を
有する第１基板と測定軸に沿って配置される第２電極群
を有する第２基板とを有し、前記第１及び第２基板が夫
々の有する電極群が互いに対向するように配置され、そ
れによって第１電極群及び第２電極群の間の静電容量の
値が測定軸に沿った第１及び第２基板の相対位置を表す
ようにした変位変換器において、 前記第１及び第２電極群の表面間の間隙として定義され
た内側電極領域の境界面を形成する第１及び第２電極群
の少なくとも一方の電極群の対向面にコーティングされ
た誘電物質層を設け、この誘電物質層の有する誘電率対
厚さの比の合計が前記内側電極領域の厚さよりも大きく
なるようにしたことを特徴とする静電容量型変位変換
器。 - 【請求項２】 請求項１の静電容量型変位変換器におい
て、前記第１及び第２電極群の夫々が誘電物質層でコー
ティングされていることを特徴とする静電容量型変位変
換器。 - 【請求項３】 請求項１の静電容量型変位変換器におい
て、前記第１及び第２電極群の間の各誘電物質層の前記
比の合計が、内側電極領域における厚さの２倍以上であ
ることを特徴とする静電容量型変位変換器。 - 【請求項４】 測定軸に沿って配置される第１電極群を
有する第１基板と測定軸に沿って配置される第２電極群
を有する第２基板とを有し、前記第１及び第２基板が夫
々の有する電極群が互いに対向するように配置され、そ
れによって第１電極群及び第２電極群の間の静電容量の
値が測定軸に沿った第１及び第２基板の相対位置を表す
ようにした変位変換器において、 前記第１及び第２電極群の表面間の間隙として定義され
た内側電極領域の境界面を形成する第１及び第２電極群
の対向面にコーティングされる誘電物質層と、前記第１
及び第２基板の間で前記誘電物質層が前記測定軸に沿っ
て互いに摺動接触するための装着手段とを設け、前記誘
電物質層の有する誘電率対厚さの比の合計が前記内側電
極領域の厚さよりも大きくなるようにしたことを特徴と
する静電容量型変位変換器。 - 【請求項５】 請求項４の静電容量型変位変換器におけ
る前記装着手段が、 前記測定軸に沿って前記第２基板に対して移動する枠体
と、 前記第１基板が前記第２基板に向って又は離れる方向に
移動できるように前記枠体の中に第１基板を装着する弾
性支持体と、 前記第１及び第２電極群が前記測定軸に沿って互いに移
動するにつれて前記第１及び第２電極群が互いに離れた
り近づいたりする時に、前記第１電極群にコーティング
された誘電物質層が前記２電極群にコーティングされた
誘電物質層に沿って摺動できるように、弾性的に前記第
１基板を前記第２基板に向けて押圧するスプリング部材
と、 を有することを特徴とする静電容量型変位変換器。 - 【請求項６】 請求項４の静電容量型変位変換器におけ
る前記装着手段が、前記第１及び第２基板をそれらの第
１及び第２電極群の間に空隙を形成するように位置させ
ることを特徴とする静電容量型変位変換器。 - 【請求項７】 第１基板と、 前記第１基板上に装着され、各電極が測定軸に沿って一
列に並べられている第１電極群と、 第２基板と、 前記第２基板上に装着され、各電極が測定軸に沿って一
列に並べられている第２電極群と、 前記第１及び第２基板が測定軸に沿って互いに移動する
ように、また前記第１及び第２電極群が対向してそれら
の容量結合が測定軸に沿った前記第１及び第２基板の相
対位置を表すように前記第１及び第２基板を位置させる
装着手段と、 前記第１電極群を被覆する第１誘電物質層と、 前記第２電極群を被覆する第２誘電物質層と、 を有し、前記第１及び第２誘電物質層の誘電率と厚さ
は、前記誘電物質層の結合容量インピーダンスが前記第
１及び第２誘電物質層の間の他の結合容量インピーダン
スよりも大きくなるように選択されていることを特徴と
する静電容量型変位変換器。 - 【請求項８】 請求項７の静電容量型変位変換器におい
て、前記第１及び第２誘電物質層の誘電率と厚さは、誘
電物質層の結合容量インピーダンスがその他の結合容量
インピーダンスよりも２倍以上となるように選択されて
いることを特徴とする静電容量型変位変換器。 - 【請求項９】 請求項７の静電容量型変換器における前
記装着手段が、前記測定軸に沿って前記第１及び第２基
板が相対移動するときに前記第１及び第２誘電物質層が
互いに摺動接触するように構成されていることを特徴と
する静電容量型変位変換器。 - 【請求項１０】 請求項７の静電容量型変位変換器にお
ける前記装着手段が、 前記測定軸に沿って前記第２基板に対して移動する枠体
と、 前記第１基板が前記第２基板に向って又は離れる方向に
移動できるように前記枠体の中に前記第１基板を装着す
る支持体と、 前記第１及び第２電極群が前記測定軸に沿って互いに移
動するにつれて前記第１及び第２電極群が互いに離れた
り近づいたりする時に、前記第１電極群を被覆する誘電
物質層が前記２電極群を被覆する誘電物質層に沿って摺
動できるように、弾性的に前記第１基板を前記第２基板
に向けて押圧するスプリング部材と、 を有することを特徴とする静電容量型変位変換器。 - 【請求項１１】 請求項７の静電容量型変位変換器にお
ける前記装着手段が、前記第１及び第２基板をそれらの
第１及び第２電極群の間に空隙を形成するように位置さ
せることを特徴とする静電容量型変位変換器。
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- 1994-09-15 CN CN94115304A patent/CN1052298C/zh not_active Expired - Fee Related
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