JPS60119401A - コンデンサ型長さ・角度測定装置 - Google Patents
コンデンサ型長さ・角度測定装置Info
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- JPS60119401A JPS60119401A JP59236551A JP23655184A JPS60119401A JP S60119401 A JPS60119401 A JP S60119401A JP 59236551 A JP59236551 A JP 59236551A JP 23655184 A JP23655184 A JP 23655184A JP S60119401 A JPS60119401 A JP S60119401A
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- G—PHYSICS
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- 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
- G01D5/241—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 by relative movement of capacitor electrodes
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- G01D5/2415—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 by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders
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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
(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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、測定値検出器が固定部とその表面上を若干の
間隔をおいて平行にシフトし得る可動部とからなり、前
記固定部および可動部の互いに対向する表面にコンデン
サコーティングが設けられているコンデンサ型長さ・角
度測定装置に関するものである。
間隔をおいて平行にシフトし得る可動部とからなり、前
記固定部および可動部の互いに対向する表面にコンデン
サコーティングが設けられているコンデンサ型長さ・角
度測定装置に関するものである。
し従来技術〕
差動コンデンサとして構成されるコンデンサ型測定値検
出器はすでに公知である。しかし、そのような公知の差
動コンデンサでは、とくに大きな長さを測定するのは実
際上困難である。そのような困難を除去するために、ス
イス特許第５３９８３７号明細書のコンデンサ型長さ測
定装置では複数の差動コンデンサが次々と配設されてい
る。シフトの際、差動コンデンサの測定領域が渡り越え
てしまったら、高価な回路技術的手段によりシフト方向
に隣接する差動コンデンサが電子回路装置に切換えられ
なければならない。このシステムの場合、（４） 位置情報は差動コンデンサの供給電圧の振幅内に保持さ
れる。
出器はすでに公知である。しかし、そのような公知の差
動コンデンサでは、とくに大きな長さを測定するのは実
際上困難である。そのような困難を除去するために、ス
イス特許第５３９８３７号明細書のコンデンサ型長さ測
定装置では複数の差動コンデンサが次々と配設されてい
る。シフトの際、差動コンデンサの測定領域が渡り越え
てしまったら、高価な回路技術的手段によりシフト方向
に隣接する差動コンデンサが電子回路装置に切換えられ
なければならない。このシステムの場合、（４） 位置情報は差動コンデンサの供給電圧の振幅内に保持さ
れる。
一方、西独特許出願公開第２８５３１４２号明細書によ
れば、実質的にスライド片とスケールとからなる互いに
動く２組の部材の相対位置を決定するためのコンデンサ
型測定装置も知られている。送信電圧が正弦波形を持っ
ているならば、受信電圧の位相角φはスケールに対する
スライド片のシフトの一次関数となる。
れば、実質的にスライド片とスケールとからなる互いに
動く２組の部材の相対位置を決定するためのコンデンサ
型測定装置も知られている。送信電圧が正弦波形を持っ
ているならば、受信電圧の位相角φはスケールに対する
スライド片のシフトの一次関数となる。
この方式の欠点は、送信電極とスケール電極との間にわ
ずかなオーバーラツプ面しかないので受信信号の振幅が
小さいことである。さらに他の欠点は、スケール電極が
半正弦波状に形成され、そのため、必要な精度をもって
作るのが非常に困難なことである。
ずかなオーバーラツプ面しかないので受信信号の振幅が
小さいことである。さらに他の欠点は、スケール電極が
半正弦波状に形成され、そのため、必要な精度をもって
作るのが非常に困難なことである。
したがって本発明の目的は、初めに述べた型のコンデン
サ型長さ・角度測定装置を、前述の欠点を除去し、わず
かなノ＼−ドウエアの投入により、わずかなエネルギー
消費ですむ測定システムを実現することを可能とするよ
うに構成することである。
サ型長さ・角度測定装置を、前述の欠点を除去し、わず
かなノ＼−ドウエアの投入により、わずかなエネルギー
消費ですむ測定システムを実現することを可能とするよ
うに構成することである。
〔発明の概要）
上記目的は本発明によれば、尺度基準として構成された
固定部がくしの歯状に互いにかみ合ったＴ字状の２つの
直列のコンデンサコーティングを具備し、測定値検出器
の可動部のコンデンサコーティングは一部が送信電極と
して機能し、他の一部が受信電極として機能し、送信電
極には、回転磁界を発生させて受信電極に交流電圧を生
ずるように交流電圧が印加され、受信信号に対する送信
信号の位相角が測定値検出器の固定部と可動部との間の
シフト量に比例するようにすることによって達成される
。その場合、固定部の２つの直列のコンデンサコーティ
ングは長さ方向にそれぞれ尺度基準周期の半分だけ互い
にシフトされ得る。測定値検出器の可動部は板状の走査
ユニットを形成し、その走査ユニットの上に板の長さ方
向軸に対して直角にコンデンサコーティングが対称に配
設され、送信電極を形成するコンデンサコーティングの
端面側にそれぞれそれに対して直角に配設されたコンデ
ンサコニティングが受信電極として間隔をおいて走るこ
とにより、送信電極および受信電極が互いに直角に整列
されるようにするのがよ（ゝ。
固定部がくしの歯状に互いにかみ合ったＴ字状の２つの
直列のコンデンサコーティングを具備し、測定値検出器
の可動部のコンデンサコーティングは一部が送信電極と
して機能し、他の一部が受信電極として機能し、送信電
極には、回転磁界を発生させて受信電極に交流電圧を生
ずるように交流電圧が印加され、受信信号に対する送信
信号の位相角が測定値検出器の固定部と可動部との間の
シフト量に比例するようにすることによって達成される
。その場合、固定部の２つの直列のコンデンサコーティ
ングは長さ方向にそれぞれ尺度基準周期の半分だけ互い
にシフトされ得る。測定値検出器の可動部は板状の走査
ユニットを形成し、その走査ユニットの上に板の長さ方
向軸に対して直角にコンデンサコーティングが対称に配
設され、送信電極を形成するコンデンサコーティングの
端面側にそれぞれそれに対して直角に配設されたコンデ
ンサコニティングが受信電極として間隔をおいて走るこ
とにより、送信電極および受信電極が互いに直角に整列
されるようにするのがよ（ゝ。
コンデンサ型長さ・角度測定装置のこのような構成はコ
ンデンサコーティングの大きな面積を可能とし、それに
より良好な容量結合を得ることができる。さらにコンデ
ンサコーティングの対称配置により、たとえば空隙変化
による望ましくないキヤ、ｅシタンス変化が補償される
。受信信号は差動増幅器に入力される。
ンデンサコーティングの大きな面積を可能とし、それに
より良好な容量結合を得ることができる。さらにコンデ
ンサコーティングの対称配置により、たとえば空隙変化
による望ましくないキヤ、ｅシタンス変化が補償される
。受信信号は差動増幅器に入力される。
コンデンサ型測定値検出器の本発明の原理によれば、測
定すべき機械量はコンデンサの面積変化をひき起こす。
定すべき機械量はコンデンサの面積変化をひき起こす。
そして、それによって生ずるキャノシクンス変化が可変
の容量性リアクタンスとして、電気信号の位相角を変え
る電流回路内にひき起こされる。本発明によるコンデン
サ面の構成によれば、測定すべき機械量と信号の位相角
との間に直線関数を得ることができる。
の容量性リアクタンスとして、電気信号の位相角を変え
る電流回路内にひき起こされる。本発明によるコンデン
サ面の構成によれば、測定すべき機械量と信号の位相角
との間に直線関数を得ることができる。
（７）
本発明の他の構成においては、可動走査ユニットのみが
電子回路装置に接続され、これに対して固定部は電気端
子を持たないようにすることができる。
電子回路装置に接続され、これに対して固定部は電気端
子を持たないようにすることができる。
送信電極に矩形波信号から導出された正弦波交流電圧が
印加され、受信信号は差動増幅器に入力され、その差動
増幅器の出力信号は零点検出器を通してディジタル化さ
れるようにすることができる。
印加され、受信信号は差動増幅器に入力され、その差動
増幅器の出力信号は零点検出器を通してディジタル化さ
れるようにすることができる。
さらにその場合、ディジタル化された測定値検出器出力
信号は、測定値検出器出力信号と基準信号との間の位相
差が零に制御されるように制御回路に入力され、前記位
相差がディジタル的に評価され、その位相差が測定すべ
き位置情報を含むようにすることができる。
信号は、測定値検出器出力信号と基準信号との間の位相
差が零に制御されるように制御回路に入力され、前記位
相差がディジタル的に評価され、その位相差が測定すべ
き位置情報を含むようにすることができる。
本発明のさらに他の構成によれば、最適かつ高精度の装
置は、可動部の互いに隣り合う３個のコンデンサコーテ
ィングごとにひとつの送信グループを形成し、可動部に
少なくとも２組の送信グループ並設されることによって
達成される。受信型（８） 極はそれぞれすべての送信グループに直角に、かつすべ
ての送信グループの上に延びるようにすることができる
。
置は、可動部の互いに隣り合う３個のコンデンサコーテ
ィングごとにひとつの送信グループを形成し、可動部に
少なくとも２組の送信グループ並設されることによって
達成される。受信型（８） 極はそれぞれすべての送信グループに直角に、かつすべ
ての送信グループの上に延びるようにすることができる
。
また、送信電極と受信電極は接地されたシールドによっ
て互いに電気的に絶縁するのがよい。
て互いに電気的に絶縁するのがよい。
本発明の他の構成によれば、固定部は丸棒として構成さ
れ、その丸棒を走査ユニットとして設けられた中空のシ
リンダ状部材が軸方向にシフトし得るように構成される
。しかし、固定部は円板として構成することもでき、そ
の場合、その円板に対して間隔をおいて平行に配置され
た走査ユニットとして第２の円板が軸心の周りに回動可
能に構成され、それにより角度測定装置が実現される。
れ、その丸棒を走査ユニットとして設けられた中空のシ
リンダ状部材が軸方向にシフトし得るように構成される
。しかし、固定部は円板として構成することもでき、そ
の場合、その円板に対して間隔をおいて平行に配置され
た走査ユニットとして第２の円板が軸心の周りに回動可
能に構成され、それにより角度測定装置が実現される。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
本発明による長さ・角度測定装置の測定値検出器は実質
的に、尺度基準を形成する固定部１と、走査ユニットを
形成する可動部２とからなっている。可動部２は固定部
１の上に若干の間隔をおいて配置され、それに平行にシ
フトすることができる。両者の互いに対向する対向面３
，４にはコンデンサコーティング５，６；７，８．９が
設けられている。固定部１のコーティング５．６はＴ字
状に形成され、２組の直列のコーティングが（し状に互
いにかみ合うような形で固定部１に配設されている。固
定部１すなわち尺度基準の両コーティング５および６は
電気的な接続はされない。固定部１は可動部２により無
接触で走査される。可動部２のコンデンサコーティング
７は矩形のコーティングとして構成され、可動部２に互
いに対称に配設されている。コーティング７は送信電極
の機能を持っている。この送信電極に対して９０°の横
方向に、かつコーティング７の両端面側に、受信電極の
機能を有するコンデンサコーティング８および９が設け
られている。第２図から明らかなように、受信電極とし
て機能するコーティング８゜９は送信電極として機能す
るコーティング７の全体にわたって延びている。
的に、尺度基準を形成する固定部１と、走査ユニットを
形成する可動部２とからなっている。可動部２は固定部
１の上に若干の間隔をおいて配置され、それに平行にシ
フトすることができる。両者の互いに対向する対向面３
，４にはコンデンサコーティング５，６；７，８．９が
設けられている。固定部１のコーティング５．６はＴ字
状に形成され、２組の直列のコーティングが（し状に互
いにかみ合うような形で固定部１に配設されている。固
定部１すなわち尺度基準の両コーティング５および６は
電気的な接続はされない。固定部１は可動部２により無
接触で走査される。可動部２のコンデンサコーティング
７は矩形のコーティングとして構成され、可動部２に互
いに対称に配設されている。コーティング７は送信電極
の機能を持っている。この送信電極に対して９０°の横
方向に、かつコーティング７の両端面側に、受信電極の
機能を有するコンデンサコーティング８および９が設け
られている。第２図から明らかなように、受信電極とし
て機能するコーティング８゜９は送信電極として機能す
るコーティング７の全体にわたって延びている。
送信電極コーティング７には、回転磁界が生ずるように
交流電圧が印加される。その回転磁界は受信電極コーテ
ィング８，９に交流電圧を発生させる。この交流電圧の
位相角は固定部１に対する可動部２の位置に依存してい
る。長さまたは角度のディジタル測定のために、上述の
コンデンサ型測定値検出器は送信信号を発生し、かつ受
信信号を評価するディジタルシステムの中に組込まれる
。
交流電圧が印加される。その回転磁界は受信電極コーテ
ィング８，９に交流電圧を発生させる。この交流電圧の
位相角は固定部１に対する可動部２の位置に依存してい
る。長さまたは角度のディジタル測定のために、上述の
コンデンサ型測定値検出器は送信信号を発生し、かつ受
信信号を評価するディジタルシステムの中に組込まれる
。
互いにかみ合った２組めコンデンサコーティング５，６
は、第１図の場合、長さ方向１０に尺度基準周期の半分
だけ互いにシフトされている。走査ユニットすなわち可
動部２の互いに隣接する３組のコーティング７．１ 、
７，２ 、７．３はそれぞれ送信グループ１１を形成す
る。可動部２には、このような送信グループ１１が複数
組配設されている。送信グループ１１０幅は固定部１の
Ｔ字状コーティング５．６の長さ方向ピッチ１２に等し
い。
は、第１図の場合、長さ方向１０に尺度基準周期の半分
だけ互いにシフトされている。走査ユニットすなわち可
動部２の互いに隣接する３組のコーティング７．１ 、
７，２ 、７．３はそれぞれ送信グループ１１を形成す
る。可動部２には、このような送信グループ１１が複数
組配設されている。送信グループ１１０幅は固定部１の
Ｔ字状コーティング５．６の長さ方向ピッチ１２に等し
い。
可動部２の送信電極７から固定部１に送信された信号は
コーティング５．６を介して可動部２の受信電極８，９
に伝達される。複数の送信グループ１１が同時に走査す
ることによって固定部１の偶（１１） 発的誤差の影響が除去される。固定部１のコーティング
５，６に対する可動部２の受信電極８．９の本発明によ
る配置構成によって両受倍信号間に尺度基準の半分に相
当する位相ずれを持たせることができる。可動部２にお
ける送信部から受信部への直接応答を防止するために、
送信電極７および受信電極８，９は接地されたシールド
１３を介して互いに電気的に絶縁されなければならない
。シフト軸１４に関して可動部２のコーティング７．８
゜９が対称に配置され、また、１８０°の位相差を有す
る両受倍信号を差動増幅器によって増幅することにより
、信号倍増を達成し、さらにシフト軸１４からのずれに
よって生じ得る誤差信号を補償することができる。
コーティング５．６を介して可動部２の受信電極８，９
に伝達される。複数の送信グループ１１が同時に走査す
ることによって固定部１の偶（１１） 発的誤差の影響が除去される。固定部１のコーティング
５，６に対する可動部２の受信電極８．９の本発明によ
る配置構成によって両受倍信号間に尺度基準の半分に相
当する位相ずれを持たせることができる。可動部２にお
ける送信部から受信部への直接応答を防止するために、
送信電極７および受信電極８，９は接地されたシールド
１３を介して互いに電気的に絶縁されなければならない
。シフト軸１４に関して可動部２のコーティング７．８
゜９が対称に配置され、また、１８０°の位相差を有す
る両受倍信号を差動増幅器によって増幅することにより
、信号倍増を達成し、さらにシフト軸１４からのずれに
よって生じ得る誤差信号を補償することができる。
第８図の電子回路装置における送信電極７および受信電
極８，９の電気的接続は可動部２の裏面を介して行われ
る。
極８，９の電気的接続は可動部２の裏面を介して行われ
る。
谷送信グループ１１のコーティング７．１ 、７．２
。
。
７．３には、互いに１２０°の位相差を有し、かつ同一
振幅で同一周波数の３相正弦波交流電圧１５．１゜（１
２） １５、２ 、１５．３すなわち、 １５．１ ＝ １５．１ ・ ｓｉｎωｔ１５．２ ＝
１５．１−ｓｉｎ （ωｔ ＋ １２０°）１５．３
＝ １５．１ ・ｓｉｎ （ωｔ ＋ ２４０°）が
供給される。
振幅で同一周波数の３相正弦波交流電圧１５．１゜（１
２） １５、２ 、１５．３すなわち、 １５．１ ＝ １５．１ ・ ｓｉｎωｔ１５．２ ＝
１５．１−ｓｉｎ （ωｔ ＋ １２０°）１５．３
＝ １５．１ ・ｓｉｎ （ωｔ ＋ ２４０°）が
供給される。
受信電極８．９では、固定部１に対する可動部２の位置
に応じて変わる部分キャパシタンス１６．１ 。
に応じて変わる部分キャパシタンス１６．１ 。
１６．２ 、１６．３に従って送信電圧の重畳が行われ
る。
る。
さらに受信電極で合成された電圧１７．１および１７．
２は送信電圧１５．１ 、１５，２ 、１５．３と同一
周波数の正弦波交流電圧である。電圧１７．１ 、１７
．２は送信電圧１５．１に関して位相差ψを持っており
、それは固定部１と可動部２との間の相対位置によって
変わり、電圧１７．１ 、１７．２は次式で表わされる
。
２は送信電圧１５．１ 、１５，２ 、１５．３と同一
周波数の正弦波交流電圧である。電圧１７．１ 、１７
．２は送信電圧１５．１に関して位相差ψを持っており
、それは固定部１と可動部２との間の相対位置によって
変わり、電圧１７．１ 、１７．２は次式で表わされる
。
１７．１ ＝ １７．１・ａｉｎ （ωｔ＋１８．１）
１７．２ ＝ １７．２・ｓｉｎ （ωｔ ＋ １８．
２ ）ここで １８．１ ＝ １８．２ ＋ １８０゜である。
１７．２ ＝ １７．２・ｓｉｎ （ωｔ ＋ １８．
２ ）ここで １８．１ ＝ １８．２ ＋ １８０゜である。
振幅は部分キャッジタンスの値に応じて変わる。
固定部１および可動部２にコンデンサコーティング５〜
６，７〜９を配置することにより、常に２個または３個
の送信電圧が信号伝達に関与することになる。第４図お
よび第５図のベクトル図に送信電圧の重畳の様子と合成
受信電圧が示されている。第４図および第５図のベクト
ル図は第３図に示されている測定値検出器の位置関係の
もとで得られるピーク値で示されている。
６，７〜９を配置することにより、常に２個または３個
の送信電圧が信号伝達に関与することになる。第４図お
よび第５図のベクトル図に送信電圧の重畳の様子と合成
受信電圧が示されている。第４図および第５図のベクト
ル図は第３図に示されている測定値検出器の位置関係の
もとで得られるピーク値で示されている。
第４図の受信信号電圧１７，１と送信信号電圧１５．１
との間の位相角９１８．１は固定部１と可動部２との間
のシフト量１９に比例する。同様のことは受信信号電圧
１７．２と送信信号電圧１５．１との間の位相角９１８
．２に対してもあてはまる。そのピーク値は部分キャパ
シタンス１６．１ 、１６，２ 、１６．３の値に依存
スる。
との間の位相角９１８．１は固定部１と可動部２との間
のシフト量１９に比例する。同様のことは受信信号電圧
１７．２と送信信号電圧１５．１との間の位相角９１８
．２に対してもあてはまる。そのピーク値は部分キャパ
シタンス１６．１ 、１６，２ 、１６．３の値に依存
スる。
第４図および第５図の符号ωおよびＸはそれぞれ回転角
シフト量および行程シフト量を意味するものである。
シフト量および行程シフト量を意味するものである。
第６図には受信電圧１７．１の軌跡が示されている。
この図の示すところは、受信電圧１７．１の振幅が値開
だけ周期的に変化するということである。これは部分キ
ャパシタンス１６．１ 、１６，２ 、１６．３の推移
によって規制され、第７図から推察できる。シフト量１
９と部分キャパシタンス１６，１，１６゜２，１６．３
の推移との関係は第７図において受信電圧１７．１に対
して示されている。
だけ周期的に変化するということである。これは部分キ
ャパシタンス１６．１ 、１６，２ 、１６．３の推移
によって規制され、第７図から推察できる。シフト量１
９と部分キャパシタンス１６，１，１６゜２，１６．３
の推移との関係は第７図において受信電圧１７．１に対
して示されている。
行程シフト量Ｘは第３図に示されている測定値検出器の
位置に対応している。部分キャパシタンス１６．１ 、
１６，２ 、１６．３はそれぞれシフト量１９の関数と
して表わされている。ここで理想的には各部分キャパシ
タンスはシフ）ｉ１９に対して純正弦波状に変化するの
がよい。そうすれば、受信電圧１７．１が一定振幅で推
移することになるからである。これを可能とするために
はコンデンサコーティングの複雑な幾何学形状が必要に
なる。可動部２が、第１図に値１２で示され、あるいは
第２図に値１１で示されている尺度基準周期Ｔだけシフ
トすれば、位相シフト量９１８．１は３６０° になる
。たとえば’１’ ＝ ３１１Ｉｍめ尺度基準周期を用
いれば、第１図および第２図の測定値検出器の構成の場
合、１尺度基準周期Ｔのシフト量に対して、受信電圧の
位相角（１５） 誤差は±１．５°になる。これはシフト量１９に対して
±０．００９２ｒｇａの測定誤差に相当する。しかし、
この位相角誤差は両受信信号１７．１ 、１７．２を電
子回路装置内で処理することによって補償される。
位置に対応している。部分キャパシタンス１６．１ 、
１６，２ 、１６．３はそれぞれシフト量１９の関数と
して表わされている。ここで理想的には各部分キャパシ
タンスはシフ）ｉ１９に対して純正弦波状に変化するの
がよい。そうすれば、受信電圧１７．１が一定振幅で推
移することになるからである。これを可能とするために
はコンデンサコーティングの複雑な幾何学形状が必要に
なる。可動部２が、第１図に値１２で示され、あるいは
第２図に値１１で示されている尺度基準周期Ｔだけシフ
トすれば、位相シフト量９１８．１は３６０° になる
。たとえば’１’ ＝ ３１１Ｉｍめ尺度基準周期を用
いれば、第１図および第２図の測定値検出器の構成の場
合、１尺度基準周期Ｔのシフト量に対して、受信電圧の
位相角（１５） 誤差は±１．５°になる。これはシフト量１９に対して
±０．００９２ｒｇａの測定誤差に相当する。しかし、
この位相角誤差は両受信信号１７．１ 、１７．２を電
子回路装置内で処理することによって補償される。
第８図にはシフト量または回転角のディジタル測定のた
めの電子回路装置のブロック図が示されている。
めの電子回路装置のブロック図が示されている。
コンデンサ型測定値検出器はディジタルシステムの中に
組込まれる。測定値検出器への給電は互いに１２０°の
位相差を有する３相交流電圧、好ましくは正弦波電圧に
よって行われる。正弦波電圧は送信電圧発生ユニット２
０内で公知の方式に従って矩形波信号から発生される。
組込まれる。測定値検出器への給電は互いに１２０°の
位相差を有する３相交流電圧、好ましくは正弦波電圧に
よって行われる。正弦波電圧は送信電圧発生ユニット２
０内で公知の方式に従って矩形波信号から発生される。
もちろん高調波を含むディジタル信号での給電も可能で
ある。そのような高調波は測定値検出器の出力信号にも
重畳されることになるが、それは零点検出器２２の前に
接続されるフィルタ２１によって除去することができる
。こうすることにより、矩形波検出器信号が得られる。
ある。そのような高調波は測定値検出器の出力信号にも
重畳されることになるが、それは零点検出器２２の前に
接続されるフィルタ２１によって除去することができる
。こうすることにより、矩形波検出器信号が得られる。
この矩形波検出器信号の、基準分割器器で発生される同
一周波数のディジタル基準信号（１６） に対する位相角は、被測定機械量の情報を含んでいる。
一周波数のディジタル基準信号（１６） に対する位相角は、被測定機械量の情報を含んでいる。
その位相角の評価は制御回路で行われる。
この制御回路で基準信号が同期回路δ内で検出器信号に
連続的に同期化される。両信号の位相を位相比較器冴で
比較することにより、その位相差に比例するパルス幅の
パルスか発生される。このノｅルスはもう一度同期回路
５を制御する。同期回路５はノにルスのオンオフにより
基準分割器器を検出器信号に同期させる。これは位相差
が零に制御されることを意味する。他方、位相比較の際
に発生されたノぞルスによりカウンタ２７のクロック周
波数用のグー）２６が制御される。システム全体は水晶
発振器間から供給されるクロック信号によって制御され
る。
連続的に同期化される。両信号の位相を位相比較器冴で
比較することにより、その位相差に比例するパルス幅の
パルスか発生される。このノｅルスはもう一度同期回路
５を制御する。同期回路５はノにルスのオンオフにより
基準分割器器を検出器信号に同期させる。これは位相差
が零に制御されることを意味する。他方、位相比較の際
に発生されたノぞルスによりカウンタ２７のクロック周
波数用のグー）２６が制御される。システム全体は水晶
発振器間から供給されるクロック信号によって制御され
る。
システム内においてクロック周波数および制御信号を関
係付けることにより、カウンタ内容は被測定機械量の値
に等しくなる。
係付けることにより、カウンタ内容は被測定機械量の値
に等しくなる。
発振器列には分周器２９が後置される。分局器間の出力
側には送信電圧発生ユニット加を介してコンデンサ型測
定値検出器４２が接続され、さらに、この検出器の出力
が差動増幅器４３に導かれる。３１は指示針を示し、３
２はマイクロコンピュータを示している。マイクロコン
ピュータ３２はカウンタｎに接続される。
側には送信電圧発生ユニット加を介してコンデンサ型測
定値検出器４２が接続され、さらに、この検出器の出力
が差動増幅器４３に導かれる。３１は指示針を示し、３
２はマイクロコンピュータを示している。マイクロコン
ピュータ３２はカウンタｎに接続される。
第９図は尺度基準となる固定部３３と走査ユニットとな
る可動部３４とからなる長さ測定システムを示すもので
ある。可動部３４は固定部３３に平行に矢印３５の方向
にシフト可能である。
る可動部３４とからなる長さ測定システムを示すもので
ある。可動部３４は固定部３３に平行に矢印３５の方向
にシフト可能である。
第１０図は長さ測定システムの他の形式を示すものであ
る。固定部３６は丸棒として構成され、この丸棒３６上
を中空シリンダ状の可動部３７が矢印３８の軸方向にシ
フト可能である。
る。固定部３６は丸棒として構成され、この丸棒３６上
を中空シリンダ状の可動部３７が矢印３８の軸方向にシ
フト可能である。
第１１図は角度測定装置を示すものである。尺度基準と
しての固定部３９は円板の形に構成されている。この円
板形状の固定部３９に平行にもう一つの円板が走査ユニ
ットたる可動部４０として対向配置されている。可動部
４０はその軸心の周りを矢印４１の方向に回動シフトす
ることができる。
しての固定部３９は円板の形に構成されている。この円
板形状の固定部３９に平行にもう一つの円板が走査ユニ
ットたる可動部４０として対向配置されている。可動部
４０はその軸心の周りを矢印４１の方向に回動シフトす
ることができる。
（１９）
動Ｌ５，６，７，８．９・・・コンデンサコーティ
第１図は本発明による測定値検出器の固定部の一実施例
を示す平面図、 第２図は同測定値検出器の可動部の一実施例を示す平面
図、 第３図は位相差を有する交流電圧が供給される送信グル
ープの回路接続図、 第４図は第１の送信信号のベクトル図、第５図は位相差
を有する第２の送信信号のベクトル図、 第６図は受信器電圧のベクトル図、 第７図は部分キャパシタンスを説明する波形図、第８図
は電子回路装置のブロック図、 第９図は長さ測定装置の一実施例を原理的に示す斜視図
、 第１０図は長さ測定装置の他の実施例を原理的に示す斜
視図、 第１１図は角度測定装置の一実施例を原理的に示す斜視
図である。 １．３３，３６．３９・・・固定部、２ 、３４ 、３
７ 、４０・・・可（２ｏ） 出願人代理人 猪 股 清 第１頁の続き ０発 明 者 シークフリート、グル ドーラー ン ＠発明者 へルムート、リビニウ ト ス ド イツ連邦共和国７２４人ベーリンゲン、２、ジグマルス
バが−、シュトラーセ、３ イツ連邦共和国７１２屯ベーニングハイム、ケルナーシ
ュラーセ、２６
を示す平面図、 第２図は同測定値検出器の可動部の一実施例を示す平面
図、 第３図は位相差を有する交流電圧が供給される送信グル
ープの回路接続図、 第４図は第１の送信信号のベクトル図、第５図は位相差
を有する第２の送信信号のベクトル図、 第６図は受信器電圧のベクトル図、 第７図は部分キャパシタンスを説明する波形図、第８図
は電子回路装置のブロック図、 第９図は長さ測定装置の一実施例を原理的に示す斜視図
、 第１０図は長さ測定装置の他の実施例を原理的に示す斜
視図、 第１１図は角度測定装置の一実施例を原理的に示す斜視
図である。 １．３３，３６．３９・・・固定部、２ 、３４ 、３
７ 、４０・・・可（２ｏ） 出願人代理人 猪 股 清 第１頁の続き ０発 明 者 シークフリート、グル ドーラー ン ＠発明者 へルムート、リビニウ ト ス ド イツ連邦共和国７２４人ベーリンゲン、２、ジグマルス
バが−、シュトラーセ、３ イツ連邦共和国７１２屯ベーニングハイム、ケルナーシ
ュラーセ、２６
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、・測定値検出器が固定部とその表面上を若干の間隔
をおいて平行にシフトし得る可動部とからなり、前記固
定部および可動部の互いに対向する表面にコンデンサコ
ーティングが設けられているコンデンサ型長さ・角度測
定装置において、尺度基準として構成された固定部がく
しの歯状に互いにかみ合ったＴ字状の２つの直列のコン
デンサコーティングを具備し、前記測定値検出器の可動
部のコンデンサコーティングは一部が送信電極として機
能し、他の一部が受信電極として機能し、前記送信電極
には、回転磁界を発生させて前記受信電極に交流電圧を
生ずるよ−うに交流電圧が印加され、受信信号に対する
送信信号の位相角が前記測定値検出器の固定部と可動部
との間のシフト量に比例することを特徴とするコンデン
サ型長さ・角度測定装置。 ２、前記固定部の２つの直列のコンデンサコーティング
が長さ方向にそれぞれ前記尺度基準周期の半分だけ互い
にシフトされていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のコンデンサ型長さ・角度測定装置。 ３、前記測定値検出器の可動部が板状の走査ユニットを
形成し、その走査ユニットの上に板の長さ方向軸に対し
て直角にコンデンサコーティングが対称に配設され、前
記送信電極を形成するコンデンサコーティングの端面側
にそれぞれそれに対して直角に配設されたコンデンサコ
ーティングが受信電極として間隔をおいて走ることによ
り、送信電極および受信電極が互いに直角に整列されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のコン
デンサ型長さ・角度測定装置。 ４、可動走査ユニットのみが電子回路装置に接続され、
これに対して固定部は電気端子を持っていないことを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載のコンデンサ型長さ
・角度測定装置。 ５、前記送信電極に矩形波信号から導出された正弦波交
流電圧が印加され、受信信号は差動増幅器に入力され、
その差動増幅器の出力信号は零点検出器を通してディジ
タル化されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のコンデンサ型長さ・角度測定装置。 ６ ディジタル化された測定値検出器出力信号が制御回
路に、測定値検出器出力信号と基準信号との間の位相差
が零に制御されるように人力され、前記位相差がディジ
タル的に評価され、その位相差は測定すべき位置情報を
含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
のコンデンサ型長さ・角度測定装置。 ７、前記可動部の互いに隣り合う３個のコンデンサコー
ティングごとにひとつの送信グループを形成し、前記可
動部に少なくとも２組の送信グループが並設されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のコンデン
サ型長さ・角度測定装置。 ８、前記受信電極がそれぞれすべての送信グループに直
角に、かつすべての送信グループの上に延びていること
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のコンデンサ型
長さ・角度測定装置。 ９、前記送信電極と前記受信電極が接地されたシールド
によって互いに電気的に絶縁されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第８項記載のコンデンサ型長さ・角度
測定装置。 １０、前記固定部は丸棒として構成され、その丸棒上を
走査ユニットとして設けられた中空のシリンダ状部材が
軸方向にシフトし得ることを特徴とする特許請求の範囲
第１〜９項のうちのいずれかに記載のコンデンサ型長さ
・角度測定装置。 １１、前記固定部は円板として構成され、その円板に対
して間隔をおいて平行に配置された走査ユニットとして
の円板が軸心の周りに回動可能であることを特徴とする
特許請求の範囲第１〜１０項のうちのいずれかに記載の
コンデンサ型長さ・角度測定装置。 （３）
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3340782A DE3340782C2 (de) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | Kapazitive Längen- und Winkelmeßeinrichtung |
| DE3340782.7 | 1983-11-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119401A true JPS60119401A (ja) | 1985-06-26 |
| JPH0535801B2 JPH0535801B2 (ja) | 1993-05-27 |
Family
ID=6214041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59236551A Granted JPS60119401A (ja) | 1983-11-11 | 1984-11-09 | コンデンサ型長さ・角度測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5068653A (ja) |
| EP (1) | EP0184584B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60119401A (ja) |
| AT (1) | ATE67845T1 (ja) |
| DE (2) | DE3340782C2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005221472A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Olympus Corp | 静電型エンコーダ及び静電型変位測定方法 |
| JP2006047135A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Olympus Corp | 静電エンコーダ |
| JP2008296369A (ja) * | 2000-09-04 | 2008-12-11 | Ce Johansson Ab | ロボットにおいて結合の角度を決定する角度位置測定装置 |
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- 1984-11-06 EP EP84113309A patent/EP0184584B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-06 DE DE8484113309T patent/DE3485127D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-09 US US06/670,349 patent/US5068653A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-11-09 JP JP59236551A patent/JPS60119401A/ja active Granted
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| EP0184584B1 (de) | 1991-09-25 |
| EP0184584A2 (de) | 1986-06-18 |
| EP0184584A3 (en) | 1988-02-03 |
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