JPS62159002A - Digital display type measuring instrument - Google Patents

Digital display type measuring instrument

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Publication number
JPS62159002A
JPS62159002A JP105686A JP105686A JPS62159002A JP S62159002 A JPS62159002 A JP S62159002A JP 105686 A JP105686 A JP 105686A JP 105686 A JP105686 A JP 105686A JP S62159002 A JPS62159002 A JP S62159002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
transmitting
main scale
coupling
receiving
Prior art date
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Pending
Application number
JP105686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Matsumoto
松本 利行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd filed Critical Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority to JP105686A priority Critical patent/JPS62159002A/en
Publication of JPS62159002A publication Critical patent/JPS62159002A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

PURPOSE:To obtain an instrument which is small in size and has a high accuracy by constituting it so that its main scale is formed by an electric insulating material, and a receiving electrode and a coupling electrode are placed on one surface and the other surface side, respectively. CONSTITUTION:A main scale 110 is formed from a ceramics material, and a receiving electrode 126 and a coupling electrode 128 are formed on its right and left side faces, respectively. Also, a slider 112 is formed to a rectangular cylindrical shape having a square-shaped section, the main scale 110 is inserted through its cylinder, and also a transmitting electrode substrate part 132 and an output electrode substrate part 134 are stuck and placed to its right and left side walls, respectively. These substrate parts 132, 134 consist of an electric insulating material, formed in parallel to each other, and on their inside surfaces, a transmitting electrode 122 and an output electrode 124 are formed and placed in accordance with the electrodes 126, 128, respectively. In this way, a relative moving position of the slider 112 and the main scale 110 is detected from an electrostatic capacity signal having a periodic variation corresponding to a moving displacement quantity of the electrode 122 and 126. In this state, unless a variation is generated in a parallelism of the substrate part 132 and 134, D1+D2 is always constant, and the detection accuracy is not changed even by looseness, etc., between the main scale 110 and the slider 112.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はデジタル表示型測定器、特に静電容量型エンコ
ーダを有し、リニア移動変位量を検出するデジタル表示
型測定器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a digital display type measuring instrument, and particularly to a digital display type measuring instrument having a capacitive encoder and detecting a linear movement displacement amount.

[従来の技術] 近年、ノギス、マイクロメータ、ハイドゲージ等の測定
器は従来の機械的読取方式に代わり、測定値を電気的に
読取り、デジタル表示するデジタル表示型のものが普及
してきている。
[Prior Art] In recent years, digital display type measuring instruments such as calipers, micrometers, and hide gauges, which electrically read measured values and display them digitally, have become popular in place of conventional mechanical reading methods.

通常、このようなデジタル表示型測定器は、装置本体に
移動可能に設けられた移動体と、該移動体の移動量を検
出し、電気信号パルスに変換出力するエンコーダと、を
含み、エンコーダの出力する電気信号パルスを計数回路
で計数し、その計数値をデジタル表示部上にデジタル表
示するものである。
Typically, such a digital display type measuring instrument includes a movable body movably installed in the main body of the device, and an encoder that detects the amount of movement of the movable body and converts it into electrical signal pulses. The output electrical signal pulses are counted by a counting circuit, and the counted value is digitally displayed on a digital display section.

ところで、この種の装置に用いられるエンコーダとして
、従来より光電型エンコーダ、接点型エンコーダ、静電
容量型エンコーダ等が周知である。
Incidentally, as encoders used in this type of apparatus, photoelectric encoders, contact encoders, capacitive encoders, and the like are conventionally well known.

光電型エンコーダは、スケールの表面に等間隔に設けら
れたスリットと、該スケールのスリットを介して光路を
形成する発光器及び受光器とを含み、移動体の変位量に
応じてスケールを移動し、発受光器間に形成される光路
をオン・オフすることで電気信号パルスを得、移動体の
変位量を検出する。
A photoelectric encoder includes slits provided at equal intervals on the surface of a scale, and a light emitter and a light receiver that form an optical path through the slits of the scale, and moves the scale according to the amount of displacement of a moving body. By turning on and off the optical path formed between the light emitting and receiving devices, electric signal pulses are obtained and the amount of displacement of the moving object is detected.

しかしながら、この光電型エンコーダでは、発光器の消
費電力が大きく、使用する電池の交換回数が増加し、し
かも容量の大きな電池を使用した場合には装置の重量が
増大してしまうという欠点を有していた。
However, this photoelectric encoder has the drawbacks that the light emitting device consumes a large amount of power, the number of battery replacements required increases, and if a large capacity battery is used, the weight of the device increases. was.

更に、測定精度を上げるためにはスケール上に数ミクロ
ン間隔でスリットを設けることが必要となり、この製造
が難しく、しかも運転中にクリアランス変化に起因する
ミスカウントを生じ易いという問題点があった。
Furthermore, in order to improve measurement accuracy, it is necessary to provide slits on the scale at intervals of several microns, which is difficult to manufacture, and moreover, there are problems in that miscounts are likely to occur due to clearance changes during operation.

また、接点型エンコーダは、移動体の変位量検出にスリ
ット、ブラシ等を用いるために、これらスリット、ブラ
シの消耗が激しく、また測定信号にノイズが混入し易い
という問題点があった。
Furthermore, since the contact type encoder uses slits, brushes, etc. to detect the amount of displacement of a moving body, there are problems in that these slits and brushes are subject to severe wear and noise is likely to be mixed into the measurement signal.

これに対し、静電容量型エンコーダは光電型エンコーダ
のように消費電流が大きくなく、また接点型エンコーダ
のようにブラシ、スリット等の消耗あるいはノイズの混
入という問題がないため、近年移動体の検出装置に幅広
く用いられている。
On the other hand, capacitive encoders do not consume as much current as photoelectric encoders, and they do not have the problems of wear of brushes, slits, etc. or noise contamination like contact encoders. Widely used in equipment.

このような測定器に用いられる静電容量型エンコーダは
、複数対の電極板を対向配置してコンデンサを形成し、
両電極板を移動体の変位量に対応して相対移動させ、こ
の時の機械的変位量をコンデンサの静電容量変化として
電気的に検出するものである。
Capacitive encoders used in such measuring instruments have multiple pairs of electrode plates arranged opposite each other to form a capacitor.
Both electrode plates are moved relative to each other in accordance with the amount of displacement of the moving body, and the amount of mechanical displacement at this time is electrically detected as a change in capacitance of the capacitor.

そして、この種の静電容量型エンコーダには、電圧比較
型、位相弁別型等があるが、特に位相弁別型が小型、軽
量、高精度かつ低消費電力等のメリットを有しており、
広く用いられている。
This type of capacitive encoder includes voltage comparison type, phase discrimination type, etc., but the phase discrimination type has particular advantages such as small size, light weight, high precision, and low power consumption.
Widely used.

第5図にはこのような位相弁別式静電容量型エンコーダ
を用いたデジタル表示型測定器としてのデジタルノギス
が示されている。
FIG. 5 shows a digital caliper as a digital display type measuring instrument using such a phase-discriminative capacitive encoder.

同図において、第2部材としての本尺10には、受信電
極及び結合電極が配置されたメインスケール10aが一
体的に貼着形成されている。そして、前記本尺10に摺
動可能に取付けられる第1部材としてのスライダ12に
は、静電容量型エンコーダ及びデジタル表示部から構成
されたリーディングユニット12aが取付けられ、該リ
ーディングユニット12aには、電池14が組込まれた
後カバー12bが覆設される。
In the figure, a main scale 10a, on which a receiving electrode and a coupling electrode are arranged, is integrally adhered to a main scale 10 as a second member. A reading unit 12a composed of a capacitive encoder and a digital display section is attached to the slider 12 as a first member that is slidably attached to the main scale 10, and the reading unit 12a includes the following: After the battery 14 is installed, the cover 12b is placed over the battery 14.

また、前記スライダ12には、深さ測定のためのデプス
パー16及びスライダ12の摺動に適当な節度感を与え
る板バネ18が取付けられている。
Further, the slider 12 is attached with a depth spar 16 for measuring depth and a leaf spring 18 that provides an appropriate sense of moderation to the sliding movement of the slider 12.

そして、本尺10に設けられた受信電極とスライダ12
に設けられた送信電極との配置は、第6図に詳細に示さ
れている。
The receiving electrode and slider 12 provided on the main scale 10 are
The arrangement of the transmitter electrodes provided in the transmitter electrodes is shown in detail in FIG.

スライダ12のリーディングユニット12aには、絶縁
材からなる電極基板20が貼着配置されており、該電極
基板20の本尺10対向面側には、等間隔に整列配置さ
れた複数の送信電極22.及び該送信電極群下方に配置
された出力電極24が設けられている。
An electrode substrate 20 made of an insulating material is attached to the leading unit 12a of the slider 12, and a plurality of transmitting electrodes 22 arranged at equal intervals are arranged on the side of the electrode substrate 20 that faces the main scale 10. .. An output electrode 24 is provided below the transmitting electrode group.

また、本尺10上のメインスケール10aは電気的絶縁
材から形成され、該メインスケール10aのリーディン
グユニット128対向面側には、該本尺10長手方向に
沿って前記送信電極22対応位置には受信電極26が、
また受信電極26下方には結合電極28が設けられてい
る。なお、図示例においてメインスケール10a上には
受信電極26が複数設けられており、各受信電極26の
間にはアース電極30が配置されている。
The main scale 10a on the main scale 10 is made of an electrically insulating material, and on the side of the main scale 10a facing the leading unit 128, there is a position corresponding to the transmitting electrode 22 along the longitudinal direction of the main scale 10. The receiving electrode 26 is
Further, a coupling electrode 28 is provided below the receiving electrode 26. In the illustrated example, a plurality of receiving electrodes 26 are provided on the main scale 10a, and a ground electrode 30 is arranged between each receiving electrode 26.

そして、後述する検出回路から前記送信電極22に順次
所定の位相、例えばπ/4位相をずらせた正弦波あるい
は矩形波の交流電圧が印加され、8相電極を1単位とす
るユニット電極群40が形成される。ここで、この各ユ
ニット電極群40に含まれる連続した所定の送信電極2
2に対向するように前記受信電極26が配列されている
。つまり、図示例において、4個の連続した送信電極2
2)すなわち基準電圧V1が印加される送信電極と、基
準電圧■1に対してπ/4,2π/4゜3π/4位相が
ずれたV2.V3.V4の各電圧が印加される送信電極
にまたがって、1個の受信電極26が対向配置されるこ
ととなる。
Then, an alternating current voltage of a sine wave or a rectangular wave with a predetermined phase, for example, a phase shifted by π/4, is sequentially applied to the transmitting electrode 22 from a detection circuit to be described later, and a unit electrode group 40 having eight phase electrodes as one unit is applied. It is formed. Here, continuous predetermined transmitting electrodes 2 included in each unit electrode group 40
The receiving electrodes 26 are arranged so as to face each other. That is, in the illustrated example, four consecutive transmitting electrodes 2
2) That is, the transmitting electrode to which the reference voltage V1 is applied and the reference voltage V2. V3. One receiving electrode 26 is disposed opposite to the transmitting electrodes to which each voltage of V4 is applied.

図示例において、前記検出回路は、一般に第7図に示さ
れるごとく構成される。
In the illustrated example, the detection circuit is generally configured as shown in FIG.

同図において、8相送信信号発生器50は、前記送信電
極22へ印加するπ/4づつ位相のずれた8相の電圧を
、パルスにより台形波状に作り出している。
In the figure, an 8-phase transmission signal generator 50 generates 8-phase voltages with a phase shift of π/4 to be applied to the transmission electrode 22 in a trapezoidal waveform using pulses.

そして、受信電極26に誘起された電圧は、結合電極2
8及び出力電極24を介して入力部52に入力される。
Then, the voltage induced in the receiving electrode 26 is transferred to the coupling electrode 2
8 and the output electrode 24 to the input section 52 .

該入力部52では、発振器54からのパルス電圧で同期
をとり、整流を行っている。
The input section 52 performs synchronization with a pulse voltage from an oscillator 54 and performs rectification.

該入力部52からの出力は、位相差検出器56に入力さ
れ、該位相差検出器56は、常にスライダ12が停止し
ているときの位相を基準として、その後のスライダの移
動に伴なう位相の変化を捕える。
The output from the input section 52 is input to a phase difference detector 56, and the phase difference detector 56 always uses the phase when the slider 12 is stopped as a reference, and calculates the phase according to the subsequent movement of the slider. Capture phase changes.

そして、移動の方向を判別し、電圧のレベルで出力する
とともに、移動量に応じた数のパルスを出力する。
Then, the direction of movement is determined and outputted as a voltage level, as well as a number of pulses corresponding to the amount of movement.

位相差検出器56の出力はLSI2のカウンタ58へ入
力され、その変位量をLCD60に表示する。
The output of the phase difference detector 56 is input to the counter 58 of the LSI 2, and the amount of displacement is displayed on the LCD 60.

また、LSI1内のカウンタ62を使用し、その出力(
BCD信号)をLSI3へ接続、LCD64へ表示する
ことも好適であり、このタイプでは外部機器に表示デー
タを出力するための端子66を備えている。
In addition, the counter 62 in LSI 1 is used, and its output (
It is also suitable to connect the BCD signal to the LSI 3 and display it on the LCD 64, and this type is provided with a terminal 66 for outputting display data to an external device.

以上の構成により、スライダ12を本尺10に対して相
対移動させると、受信電極26と送信電極22とが相対
移動し、受信電極26からスライダ12の移動変位量に
応じた周期変化を有する静電容量信号が得られる。この
ようにして検出された静電容量信号は、受信電極26と
電気的に結合された結合電極28を介して、結合電極2
8と静電結合された出力電極24により取出され、前記
検出回路を介してデジタル表示部等に供給されることに
より、スライダ12及び本尺10の相対移動変位量を簡
単な構成で正確に測定することができる。
With the above configuration, when the slider 12 is moved relative to the main scale 10, the receiving electrode 26 and the transmitting electrode 22 are moved relative to each other, and the receiving electrode 26 becomes static with a periodic change according to the amount of displacement of the slider 12. A capacitance signal is obtained. The capacitance signal detected in this manner is transmitted to the coupling electrode 28 via the coupling electrode 28 electrically coupled to the receiving electrode 26.
8 is taken out by the output electrode 24 which is electrostatically coupled to the main scale 8, and is supplied to a digital display unit etc. via the detection circuit, so that the relative movement displacement amount of the slider 12 and the main scale 10 can be accurately measured with a simple configuration. can do.

[発明が解決しようとする問題点] 炙米弦生の皿頑尤 ところで、このようなデジタル表示型測定器に用いられ
る位相弁別式静電容量型エンコーダは、送信電極及び受
信電極間のクリアランスが他の形式のエンコーダと比較
して大きくても許容されるため、製造容易である等の利
点は有するが、反面送信電極と受信電極との距離が静電
容最に直接影響するため、両電極の平行度は常に一定と
することが要求される。
[Problem to be solved by the invention] By the way, the phase-discriminative capacitive encoder used in such digital display type measuring instruments has a problem in that the clearance between the transmitting electrode and the receiving electrode is small. Compared to other types of encoders, it can be larger than other encoders, so it has the advantage of being easy to manufacture. However, on the other hand, the distance between the transmitting electrode and receiving electrode directly affects the electrostatic capacitance. Parallelism is required to be constant at all times.

しかしながら、各電極が配置された第一部材及び第二部
材は、その若干の遊び、あるいは摺動に伴う摩耗による
ガタ等により相対位置変化を生じ、両部材間の間隙すな
わち、送信電極及び受信電極間のクリアランスが変動し
てしまう。
However, the relative position of the first and second members on which each electrode is arranged changes due to slight play or backlash due to wear due to sliding, and the gap between the two members, that is, the transmitting electrode and the receiving electrode The clearance between them will fluctuate.

この結果、出力電極からの静電容量信号に変動を生じ移
動変位量の測定に誤差を生じてしまうという問題点があ
った。
As a result, there is a problem in that the capacitance signal from the output electrode fluctuates, resulting in an error in measuring the amount of displacement.

また、デジタル表示型測定器に使用される静電容量型エ
ンコーダは、小型化が要求されており、この結果、特に
第一部材及び第二部材の幅が規制を受け、これに伴い各
電極面積も狭くせざるを得ない。従って、検出される静
電容量信号値が小さくなり、S/Nが悪化してしまうと
いう問題点もあった。
In addition, capacitive encoders used in digital display measuring instruments are required to be more compact, and as a result, the width of the first and second members is particularly regulated, and as a result, the area of each electrode I have no choice but to make it narrower. Therefore, there is a problem in that the detected capacitance signal value becomes small and the S/N ratio deteriorates.

この問題点を第8図を用い更に詳述する。This problem will be explained in more detail with reference to FIG.

第8図は第6図に示したノギスの静電容量型工ンコーダ
部分を拡大して示した図であり、同図(A>はスライダ
12の電極基板20を送信電極設置面側から見た状態、
同図(B)は本尺10を受信電極設置面側から見た状態
を示し、前記第6図と同一部分には同一符号を付する。
FIG. 8 is an enlarged view of the capacitive encoder part of the caliper shown in FIG. situation,
FIG. 6B shows the main scale 10 viewed from the receiving electrode installation side, and the same parts as in FIG. 6 are given the same reference numerals.

同図からも明らかなように、本尺10の長さ、すなわち
デジタルノギスの長さLは該エンコーダが測定の対象と
する測長域に応じて決定されるものであり、単純に小型
化を図るということはできない。
As is clear from the figure, the length of the main scale 10, that is, the length L of the digital caliper, is determined according to the length measurement range that the encoder is intended to measure, and is simply a matter of miniaturization. It is impossible to plan.

従って、ここで問題となるノギスの小型化は本尺10な
いし電極基板20の幅Wである。
Therefore, the issue of miniaturization of the caliper here is the width W of the main scale 10 or the electrode substrate 20.

この幅Wはノギスの機械的条件あるいは取扱い性等の点
から規制されるが、一般的にはできるだけ小ざくするこ
とが要請される。
This width W is regulated in terms of the mechanical conditions of the caliper, ease of handling, etc., but generally it is required to be as small as possible.

ここで、従来のノギスにあっては、電極基板20には送
信電極22及び出力電極24が、また本尺10には受信
電極26及び結合電極28が設置される必要があり、し
かも各部材に設けられる各電極は同一面上に設置される
ため、必然的に各電極面積は小さくならざるを得ない。
Here, in a conventional caliper, it is necessary to install a transmitting electrode 22 and an output electrode 24 on the electrode substrate 20, and a receiving electrode 26 and a coupling electrode 28 on the main scale 10. Since each electrode is installed on the same surface, the area of each electrode inevitably becomes small.

無論、送信電極22の幅Aを大きくすれば、各電極面積
を拡大することが可能であるが、反面この送信電極幅A
を拡大することは分解能を低下させることとなってしま
う。
Of course, by increasing the width A of the transmitting electrode 22, it is possible to increase the area of each electrode, but on the other hand, this transmitting electrode width A
Enlarging the image will reduce the resolution.

以上のように、従来のデジタル表示型測定器に用いられ
る静電容量型エンコーダにあっては各電極面積を小さく
設定せざるを得ず、この結果静電容量信号の出力低下、
測定精度の悪化に直結してしまうのである。
As described above, in capacitive encoders used in conventional digital display measuring instruments, the area of each electrode must be set small, which results in a decrease in the output of capacitance signals.
This directly leads to deterioration of measurement accuracy.

更に、第8図に示したように、送信電極22と出力電極
24を同一面上に隣接させた結果、両者間にクロストー
クを生じ、やはり測定精度を悪化させるとともに、各電
極への配線が複雑となり製造が極めて困難であるという
問題点も生じさせていた。
Furthermore, as shown in FIG. 8, as a result of having the transmitting electrode 22 and the output electrode 24 adjacent to each other on the same plane, crosstalk occurs between the two, which also deteriorates measurement accuracy and makes wiring to each electrode difficult. This has also caused problems in that it is complicated and extremely difficult to manufacture.

及哩oe仰 本発明は前述した従来技術の問題点に鑑み成されたもの
であり、その目的は小型で高精度のデジタル表示型測定
器を提供することにある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a compact and highly accurate digital display type measuring instrument.

[問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明に係るデジタル表示
型測定器は、帯板状第二部材は電気的絶縁材から形成さ
れ、その一面側に受信電極が、他面側に結合電極が配置
されている。また第一部材は、前記第二部材の受信電極
配置面に対面し送信電極が配置された送信電極基板部と
、第二部材の結合電極配置面に対面し出力電極が配置さ
れた出力型@基板耶とを有したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the digital display type measuring instrument according to the present invention has a second strip-shaped member made of an electrically insulating material, and a receiving electrode on one side of the second member. However, a coupling electrode is arranged on the other side. The first member also includes a transmitting electrode substrate portion facing the receiving electrode arranging surface of the second member and having the transmitting electrode arranged thereon, and an output type @ facing the coupling electrode arranging surface of the second member and having the output electrode arranged thereon. It is characterized by having a substrate.

[作用] 前述した構成から明らかなように、本発明に係るデジタ
ル表示型測定器によれば、第一部材の送信電極基板部上
に設けられた複数の送信電極に位相の異なる交流電圧が
印加されることにより、該送信電極と静電結合された第
二部材上の受信電極に静電容量信号が検出される。
[Function] As is clear from the above-described configuration, according to the digital display type measuring instrument according to the present invention, AC voltages having different phases are applied to the plurality of transmitting electrodes provided on the transmitting electrode substrate portion of the first member. As a result, a capacitance signal is detected at the receiving electrode on the second member that is capacitively coupled to the transmitting electrode.

この静電容量信号は該第二部材の他面側に設けられた結
合電極を介して該結合電極と静電結合した出力電極から
取出される。
This capacitance signal is taken out from an output electrode that is capacitively coupled to the coupling electrode via a coupling electrode provided on the other surface of the second member.

そして、この静電容量信号に基づき、両部材の相対移動
変位量が演算され、第1部材に設けられた表示部上に、
相対移動変位量がデジタル表示される。
Then, based on this capacitance signal, the relative displacement amount of both members is calculated, and the display section provided on the first member displays the following:
The amount of relative displacement is digitally displayed.

ここで、前記第2部材は、それ自体が電気的絶縁材から
形成されているので、従来のように第2部材上に絶縁材
よりなる電極基板を貼着させる必要がなくなる。
Here, since the second member itself is made of an electrically insulating material, there is no need to attach an electrode substrate made of an insulating material onto the second member as in the conventional case.

従って、第2部材が薄く形成でき、併せて電極基板貼着
工程が不要となるため、製造も容易となる。
Therefore, the second member can be formed thinly, and the step of attaching the electrode substrate is not necessary, so that manufacturing is also facilitated.

また、出力電極より取出される静電容量信号は、平行配
置された送信電極と出力電極、すなわち第一部材の送信
電極基板部と出力電極基板部との距離からのみ影響を受
け、送信電極と受信電極間及び結合電極と出力電極間の
距離には無関係である。
In addition, the capacitance signal taken out from the output electrode is affected only by the distance between the transmitting electrode and the output electrode that are arranged in parallel, that is, the transmitting electrode substrate portion and the output electrode substrate portion of the first member. It is independent of the distance between the receiving electrodes and between the coupling electrode and the output electrode.

この結果、第一部材と第二部材の相対位置関係に若干の
変動が生じたとしても、第一部材の送信電極基板部と出
力電極基板部の相対位置関係に変動が生じない限り出力
電極から取出される静電容量信号には何らの影響も与え
ない。
As a result, even if there is a slight change in the relative positional relationship between the first member and the second member, as long as there is no change in the relative positional relationship between the transmitting electrode substrate section and the output electrode substrate section of the first member, the output electrode It does not have any effect on the capacitance signal taken out.

従って、第一部材と第二部材の相対位置変動あるいは傾
き、ガタ等に起因する測定精度の低下を確実に排除する
ことが可能となる。
Therefore, it is possible to reliably eliminate a decrease in measurement accuracy due to relative positional fluctuations, inclination, backlash, etc. between the first member and the second member.

また、受信電極及び結合電極はそれぞれ帯板状第二部材
の各面に分離配置されているため、各面上下いっばいに
それぞれの電極形成を行うことが可能となる。
Moreover, since the receiving electrode and the coupling electrode are separately arranged on each surface of the strip-like second member, it is possible to form the respective electrodes simultaneously on the upper and lower sides of each surface.

しかも、これに伴い第一部材にあってもその送信電極基
板部及び出力電極基板部それぞれに各電極を上下いっば
いに形成することができる。
Furthermore, in accordance with this, it is possible to form the respective electrodes on the transmitting electrode substrate portion and the output electrode substrate portion of the first member at the same time on the upper and lower sides.

この結果、各電極面積は第一部材及び第二部材の幅を変
更することなく約2倍とすることができ、出力電極から
取出される静電容量信号の検出効率を向上させることが
でき、エンコーダの測定精度、特にS/Nを大幅に改善
することが可能となる。
As a result, the area of each electrode can be approximately doubled without changing the widths of the first member and the second member, and the detection efficiency of the capacitance signal taken out from the output electrode can be improved. It becomes possible to significantly improve the measurement accuracy of the encoder, especially the S/N ratio.

また、送信電極と出力電極は互いに隣接しないため、両
電極間にクロストークを生じることがなく、この点から
も測定精度の向上を図ることができるものである。
Further, since the transmitting electrode and the output electrode are not adjacent to each other, crosstalk does not occur between the two electrodes, and from this point as well, measurement accuracy can be improved.

なお、第一部材の厚さは若干大きくなるが、出力電極基
板部属及び結合電極と出力電極のクリアランスを考慮し
ても僅かに数ミリ程度厚くなるにすぎず、実際上問題と
なることはない。
Note that although the thickness of the first member becomes slightly larger, even when considering the output electrode substrate parts and the clearance between the coupling electrode and the output electrode, the thickness is only a few millimeters and does not pose a practical problem. .

以上のようにして、本発明によれば、何ら大型化するこ
となく高精度のデジタル表示型測定器を得ることが可能
となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a highly accurate digital display type measuring instrument without increasing the size at all.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例について説
明する。
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図から第3図には本発明に係るデジタルノギスの静
電容量型エンコーダ部分の好適な一実施例が示されてお
り、第1図は一部を破断して示した外観斜視図、第2図
は第1図において矢印■方向から見た側面図、第3図は
第1図においてm−■線上での横断面図である。
1 to 3 show a preferred embodiment of a capacitive encoder portion of a digital caliper according to the present invention, and FIG. 1 is a partially cutaway external perspective view; 2 is a side view of FIG. 1 viewed from the direction of the arrow ``2'', and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line m--'' of FIG. 1.

なお、前記第6図と同一部分には符号100を加えて説
明を省略する。
Note that the same parts as those in FIG. 6 are designated by the reference numeral 100, and their explanation will be omitted.

本発明において特徴的なことは、帯板状の第二部材を電
気的絶縁材から形成するとともに、その各面にそれぞれ
受信電極及び結合電極を分離配置し、また第一部材は、
前記第二部材の受信電極配置面に対面した送信電極基板
部と、結合電極配置面に対面した出力電極基板部とを有
したことである。
The characteristic feature of the present invention is that the second member in the form of a strip is formed from an electrically insulating material, and a receiving electrode and a coupling electrode are separately arranged on each surface of the second member, and the first member is
The second member has a transmitting electrode substrate portion facing the receiving electrode arranging surface and an output electrode substrate portion facing the coupling electrode arranging surface.

このために、本実施例においては、第二部材を構成する
本尺110をセラミックス材から形成し、その右側面に
は受信電極126を、左側面には結合電極128を、そ
れぞれ本尺110の上下いっばいに形成している。また
第一部材を構成するスライダ112は断面口字状の筒型
に形成され前記本尺110をその筒中に挿通している。
For this purpose, in this embodiment, the main scale 110 constituting the second member is formed from a ceramic material, and a receiving electrode 126 is provided on the right side of the main scale 110, and a coupling electrode 128 is provided on the left side of the main scale 110. The top and bottom are formed at the same time. Further, the slider 112 constituting the first member is formed into a cylindrical shape with a cross section, and the main scale 110 is inserted into the cylinder.

そして、該スライダ112の右側壁には送信電極基板部
132が、また左側壁には出力電極基板部134が貼着
配置される。
A transmitting electrode substrate section 132 is attached to the right side wall of the slider 112, and an output electrode substrate section 134 is attached to the left side wall thereof.

この両電極基板部132,134は電気的絶縁材からな
り、互いに平行に形成されており、送信電極基板部13
2の内側面すなわち受信電極126対向面には送信電極
122が、また出力電極基板部134の内側面すなわち
結合電極128対向面には出力電極124が、それぞれ
前記受信電極126及び結合電極128と対応して上下
いっばいに形成配置されている。
Both electrode substrate parts 132 and 134 are made of an electrically insulating material and are formed parallel to each other.
A transmitting electrode 122 is located on the inner surface of the output electrode substrate section 134, that is, a surface facing the receiving electrode 126, and an output electrode 124 is located on the inner surface of the output electrode substrate section 134, that is, the surface facing the coupling electrode 128, corresponding to the receiving electrode 126 and the coupling electrode 128, respectively. The top and bottom are arranged together.

なお、本実施例において、受信電極126は複数設けら
れており、各受信電極126間には相互干渉を排除する
ためアース電極130が配置されている。
In this embodiment, a plurality of receiving electrodes 126 are provided, and a ground electrode 130 is arranged between each receiving electrode 126 to eliminate mutual interference.

本実施例において、前述したように本尺110はセラミ
ックス材から成り、この上に受信電極126、結合電極
128.アース電極130がそれぞれ直接に配置される
わけであるが、受信電極126と結合電極128は本尺
110@’774通する導電部136にて電気的に結合
されている。
In this embodiment, as described above, the main scale 110 is made of ceramic material, and on top of it are a receiving electrode 126, a coupling electrode 128, and so on. Although the ground electrodes 130 are directly arranged, the receiving electrode 126 and the coupling electrode 128 are electrically coupled through a conductive portion 136 passing through the main scale 110@'774.

本実施例に係るデジタルノギスは以上のように構成され
、以下にその作用について説明する。
The digital caliper according to this embodiment is configured as described above, and its operation will be explained below.

本実施例に係るデジタルノギスは、前記第6図に示した
従来例と同じく、スライダ112と本尺110の相対移
動変位但を、送信電極122と受信電極126の移動変
位量に応じた周期変化を有する静電容量信号から検出す
るものである。
The digital caliper according to this embodiment, like the conventional example shown in FIG. It is detected from a capacitance signal having .

ここで、送信電極基板部132及び出力電極基板部13
4は平行に形成されており、この結果、送信電極122
と出力電極124の距離りも常に一定である。そして、
この送信電極基板部132及び出力電極基板部134間
に介挿された本尺110は、スライダ112と相対移動
するわけであるが、この際送信電極122と受信電極1
26間の距離D1及び結合電極128と出力電極124
間の距離D2が本尺110のガタあるいは傾き等により
それぞれ変動することが考えられる。
Here, the transmitting electrode substrate section 132 and the output electrode substrate section 13
4 are formed in parallel, and as a result, the transmitting electrodes 122
The distance between the output electrode 124 and the output electrode 124 is also always constant. and,
The main scale 110 inserted between the transmitting electrode substrate section 132 and the output electrode substrate section 134 moves relative to the slider 112, but at this time, the transmitting electrode 122 and the receiving electrode 1
26 and the coupling electrode 128 and output electrode 124
It is conceivable that the distance D2 between them varies depending on the backlash or inclination of the main scale 110.

従来においては、この本尺110とスライダ112の相
対位置関係の変化が直接静電容量信号に影響を与えてい
たが、本実施例においては、送信電極基板部132と出
力電極基板部134の平行度に変動が生じない限りDI
 十D2は常に一定であり、この結果送信電極122と
受信電極126間の静電容量及び結合電極128と出力
電極124間の静電容量の容量和は常に一定となる。
Conventionally, changes in the relative positional relationship between the main scale 110 and the slider 112 directly affected the capacitance signal, but in this embodiment, the change in the relative positional relationship between the main scale 110 and the slider 112 directly affected the capacitance signal. DI unless there is a change in the degree
D2 is always constant, and as a result, the sum of the capacitance between the transmitting electrode 122 and the receiving electrode 126 and the capacitance between the coupling electrode 128 and the output electrode 124 is always constant.

従って、本尺110及びスライダ112間のガタあるい
は傾き等の相対位置変動によっては検出精度は何ら影響
を受けず、高精度を維持することができる。
Therefore, the detection accuracy is not affected by relative position fluctuations such as backlash or inclination between the main scale 110 and the slider 112, and high accuracy can be maintained.

また、第4図からも明らかなように、各電極面積を大き
くすることができるため、測定精度を向上させることが
できる。
Further, as is clear from FIG. 4, since the area of each electrode can be increased, measurement accuracy can be improved.

すなわち、第4図(A>は送信電極基板部132を送信
電極122形成面から見た状態、同図(B)は本尺11
0を結合電極128形成面から見た状態、同図(C)は
出力電極基板部134を出力電極124形成面から見た
状態をそれぞれ示す。
That is, FIG. 4 (A) shows the transmitting electrode substrate section 132 viewed from the surface where the transmitting electrode 122 is formed, and FIG. 4 (B) shows the main scale 11.
0 as seen from the surface where the coupling electrode 128 is formed, and FIG.

同図より明らかなごとく、前記第8図に示したような従
来のデジタルノギスと同じ幅Wとしても、該部材幅Wい
っばいに各電極を形成することが可能となり、静電容量
信号の検出が極めて効率的に行われる。
As is clear from the figure, even if the width W is the same as that of the conventional digital caliper as shown in FIG. is carried out extremely efficiently.

更に、送信電極122と出力電極124は距離りを挟ん
で対向配置されており、従来のごとく同一板状に隣接配
置されているのではないので、クロストークによる影響
をも確実に排除される。
Furthermore, since the transmitting electrode 122 and the output electrode 124 are arranged opposite to each other with a distance between them, and are not arranged adjacently on the same plate as in the conventional case, the influence of crosstalk can be reliably eliminated.

なお、本実施例においては、本尺110は電気的絶縁材
であるセラミックス材から形成し、この上に各電極を配
置しているので、従来のごとく、本尺上に電極基板を貼
着する必要はなくなり、本尺厚を薄くできるとともに、
製造も容易となる。
In this embodiment, the main scale 110 is made of a ceramic material which is an electrically insulating material, and each electrode is arranged on the main scale 110. Therefore, as in the conventional case, an electrode substrate is pasted on the main scale. It is no longer necessary, the main thickness can be reduced, and
Manufacturing is also easier.

また、出力電極基板部の外側面に遮蔽電極を設け、より
S/Nを向上させることも好適である。
It is also preferable to provide a shielding electrode on the outer surface of the output electrode substrate section to further improve the S/N ratio.

さらに、本実施例においてはデジタル表示型測定器の例
としてデジタルノギスをあげたが、これに限られるもの
ではなく、ハイドゲージあるいはマイクロメータ等にも
適用可能であることはいうまでもない。
Further, in this embodiment, a digital caliper is used as an example of a digital display type measuring instrument, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that it can also be applied to a hide gauge or a micrometer.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係るデジタル表示型測定
器によれば、帯板状第二部材を電気的絶縁材から形成す
るとともに、その各面にそれぞれ受信電極及び結合電極
を分離配置し、また第一部材は、第二部材の受信電極配
置面に対面した送信電極基板部と、第二部材の結合電極
配置面に対面した出力電極基板部とを有するように構成
したので、小型でかつ高精度の測長作用を行うことが可
能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the digital display type measuring instrument according to the present invention, the strip-like second member is formed of an electrically insulating material, and a receiving electrode and a coupling electrode are provided on each surface of the second member. were arranged separately, and the first member was configured to have a transmitting electrode substrate section facing the receiving electrode arrangement surface of the second member, and an output electrode substrate section facing the coupling electrode arrangement surface of the second member. Therefore, it is possible to perform a compact and highly accurate length measurement operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の好適な一実施例に係るデジタルノギス
の一部を破断した外観斜視図、第2図は第1図に係るデ
ジタルノギスの側面図、第3図は第1図に係るデジタル
ノギスのIII−III線上での横断面図、 第4図は第1図に係るデジタルノギスの本尺及びスライ
ダの説明図、 第5図は従来のデジタルノギスの分解説明図、第6図は
従来のデジタルノギスの要部斜視図、第7図は一般的な
デジタルノギスの検出回路説明図、 第8図は第6図に示した静電容量型エンコーダの第一部
材及び第二部材の説明図である。 10.110  ・・・ 本尺(第二部材)12.11
2  ・・・ スライダ(第一部材)22,122  
・・・ 送信電極 24.124  ・・・ 出力電極 26.126  ・・・ 受信電極 28.128  ・・・ 結合電極。
FIG. 1 is a partially cutaway external perspective view of a digital caliper according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the digital caliper according to FIG. 1, and FIG. 3 is a side view of the digital caliper according to FIG. 1. A cross-sectional view of the digital caliper taken along the line III-III, Figure 4 is an explanatory diagram of the main scale and slider of the digital caliper according to Figure 1, Figure 5 is an exploded explanatory diagram of the conventional digital caliper, and Figure 6 is an explanatory diagram of the conventional digital caliper. A perspective view of the main parts of a conventional digital caliper, Fig. 7 is an explanatory diagram of the detection circuit of a general digital caliper, and Fig. 8 is an explanation of the first and second members of the capacitive encoder shown in Fig. 6. It is a diagram. 10.110 Main scale (second member) 12.11
2... Slider (first member) 22, 122
... Transmitting electrode 24.124 ... Output electrode 26.126 ... Receiving electrode 28.128 ... Coupling electrode.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第一部材に複数整列配置され、位相の異なる交流
電圧が印加される送信電極と、 前記第一部材に対し相対移動可能に形成された帯板状第
二部材の長手方向に沿つて、前記送信電極に対応して配
置された受信電極と、 前記第二部材に設けられ、送信電極と電気的に結合した
結合電極と、 前記第一部材に設けられ、結合電極と静電結合した出力
電極と、 を有し、第一部材と第二部材の相対移動により変化する
出力電極からの静電容量信号に基づき両者の相対移動変
位量を検出する静電容量型エンコーダを備え、第1部材
に設けられた表示部上に相対移動変位量をデジタル表示
するデジタル表示型測定器において、 前記帯板状第二部材は電気的絶縁材から形成され、その
一面側に受信電極が、他面側に結合電極が配置され、 また、前記第一部材は、前記第二部材の受信電極配置面
に対面し送信電極が配置された送信電極基板部と、第二
部材の結合電極配置面に対面し出力電極が配置された出
力電極基板部と、を有したことを特徴とするデジタル表
示型測定器。
(1) A plurality of transmitting electrodes arranged in a row on a first member and to which alternating current voltages of different phases are applied; and a second strip-shaped member formed to be movable relative to the first member along the longitudinal direction. , a receiving electrode disposed corresponding to the transmitting electrode; a coupling electrode provided on the second member and electrically coupled to the transmitting electrode; and a coupling electrode provided on the first member and electrostatically coupled to the coupling electrode. an output electrode, and a capacitive encoder that detects the amount of relative movement displacement between the first member and the second member based on a capacitance signal from the output electrode that changes due to the relative movement of the first member and the second member. In a digital display type measuring device that digitally displays the amount of relative displacement on a display section provided on a member, the second strip-like member is formed of an electrically insulating material, and a receiving electrode is provided on one side of the second member, and a receiving electrode is provided on the other side of the second member. A coupling electrode is arranged on the side, and the first member faces a receiving electrode arrangement surface of the second member and a transmitting electrode substrate part on which a transmitting electrode is arranged, and a transmitting electrode substrate part facing a coupling electrode arrangement surface of the second member. A digital display type measuring instrument comprising: an output electrode substrate portion on which an output electrode is disposed.
(2)特許請求の範囲(1)記載の測定器において、第
二部材はセラミックス材から形成してなることを特徴と
するデジタル表示型測定器。
(2) A digital display type measuring instrument according to claim (1), wherein the second member is made of a ceramic material.
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