JPS62287116A - Capacity type position measuring transducer - Google Patents

Capacity type position measuring transducer

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JPS62287116A
JPS62287116A JP13089286A JP13089286A JPS62287116A JP S62287116 A JPS62287116 A JP S62287116A JP 13089286 A JP13089286 A JP 13089286A JP 13089286 A JP13089286 A JP 13089286A JP S62287116 A JPS62287116 A JP S62287116A
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electrodes
electrode
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scale
transmitting
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Andaamo Ingubaaru
イングバール アンダーモ
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a small-sized, lightweight capacity type position measuring transducer which is driven by a battery by measuring the quantity of relative movement between two scales which move relatively as the absolute value of variation in electrostatic capacity. CONSTITUTION:The 1st scale 10 and the 2nd scale 20 are arranged closely to each other so that they move relatively. The scale 10 is provided with the 1st transmitting electrodes 12 and supplied with an AC signal from an oscillator 30. The scale 10 is further provided with (n) arrays of the 1st receiving electrodes 14, which are connected to a measuring circuit 32 respectively. The scale 20, on the other hand, is provided with the 2nd arrayed receiving electrodes 22 and (n) arrays of the 2nd transmitting electrodes 24; and the electrodes 22 are capacity-coupled with the electrodes 12 and the electrodes 24 are capacity- coupled with the respective arrays of the electrodes 14. Further, the electrodes 22 and the arrays of the electrodes 26 and the electrode 22 and 24 are displaced as shown by a code D(X). Therefore, a detected electrostatic capacity value corresponds to the displacement D(X) and absolute value measuring operation is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明は容量型位置測定トランスデユーサ、特に、互い
に相対的に移動する一対の移動部材間の絶対位置を静電
容量の変化から正確に測定することのできる改良された
容量型位置測定トランスデ:1−11に関するものでお
る。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a capacitive position measuring transducer, and more particularly, to a capacitive position measuring transducer, and more particularly, to a capacitive position measuring transducer for statically determining the absolute position between a pair of moving members that move relative to each other. This invention relates to an improved capacitive position measuring transducer capable of accurately measuring changes in capacitance: 1-11.

[従来の技術] 電気的な測長器として2枚のスケールを相対移動さけ、
両スケールに配列された電極間の静電容量の変化を用い
て前記両スケールの相対移動位置を測定する電気的測長
器が周知であり、三次元測定器部るいはNC加工機等の
大型測長器から携帯可能なノギス、マイクロメータその
他の小型測長器番して広範囲に利用可能である。
[Prior art] As an electric length measuring device, two scales are moved relative to each other,
An electrical length measuring device that measures the relative movement position of both scales using changes in capacitance between electrodes arranged on both scales is well known, and is suitable for use in large scale devices such as three-dimensional measuring instruments or NC processing machines. It can be used in a wide variety of ways, from length measuring instruments to portable calipers, micrometers, and other small length measuring instruments.

このような測長器に用いられる静電容量型トランスデユ
ーサはその送信電極に交流信号、好ましくは複数の位相
の異なる交流信号、を供給して対応する受信電極には電
気的な測定回路が接続され、両電極間の相対移動による
静電容量変化を用いて所定の位置測定が行われている。
A capacitive transducer used in such a length measuring device supplies an alternating current signal, preferably a plurality of alternating current signals with different phases, to its transmitting electrode, and an electrical measuring circuit to the corresponding receiving electrode. The two electrodes are connected to each other, and a predetermined position is measured using changes in capacitance due to relative movement between both electrodes.

従来の一般的な容量型トランスデユーサは相対測定が通
常であり、絶対測定には不適であった。
Conventional general capacitive transducers usually perform relative measurements and are unsuitable for absolute measurements.

ヴなわら、トランスデユーサの両スケール間の什IQ1
J移動は静電容量の繰返し変化として通常電気的に検出
され、従来においては、この繰返し数をカウントするこ
とによって相対移動量を測定することが通常であり、こ
のような場合、両スケール間の絶対位置そのものを測定
することは極めて回動−でおり、両スケールを基準位置
から測定位置まで相対移動させ、この間の繰返し信号を
カウントづる相対測定が一般的であった。
However, the IQ1 between both scales of the transducer
J-movement is usually electrically detected as a repeated change in capacitance, and conventionally, the amount of relative movement is usually measured by counting the number of repetitions. Measuring the absolute position itself is extremely rotational, and relative measurement has been common in which both scales are relatively moved from the reference position to the measurement position and the repeated signals during this period are counted.

しかしながら、このような相対測定では手軽に測6定値
を得ることができず、特に携帯用のノギスその他におい
てはその操作性の上からも絶対測定が強く要望されてい
た。
However, it is not possible to easily obtain measured values using such relative measurements, and absolute measurements have been strongly desired from the viewpoint of operability, especially in portable calipers and the like.

また、前記相対測定では、両スケール間の移動速度に制
約が与えられ、また、消費電力が大きいという問題があ
った。
Further, in the above-mentioned relative measurement, there is a problem that restrictions are imposed on the speed of movement between both scales, and power consumption is large.

すなわち、前述した相対測定によれば、測定はインクリ
メンタルに行われなければならず、また各測定初期にお
いて常に装置の零セットが必要とされる。
That is, according to the above-mentioned relative measurement, the measurement must be performed incrementally, and the device always needs to be zeroed at the beginning of each measurement.

従って、従来の相対測定装置は操作性が悪く、また電力
消費が大きいために電池駆動される小型の測定装置とし
ては電池寿命が短く、あるいは装置が大形化するという
問題がめった。
Therefore, conventional relative measuring devices have poor operability and consume a large amount of power, so that small battery-powered measuring devices often have problems such as short battery life or large devices.

また、前述したごとく、相対測定においては、両スケー
ル間の移動速度が早くなると、処理速度が追従できずに
ミスカウントを行うという問題があり、移動速度に制約
が与えられ、あるいは交流信号の周波数を十分に高くし
、及び検出回路の処理速度を十分に高めなければならな
いという問題がおった。
In addition, as mentioned above, in relative measurement, when the moving speed between both scales becomes faster, there is a problem that the processing speed cannot keep up and miscounts occur, which limits the moving speed or increases the frequency of the AC signal. There is a problem in that it is necessary to make the detection circuit sufficiently high and the processing speed of the detection circuit sufficiently high.

一方、絶対測定によれば、トランスデユーサの零セット
は組立時に行われれば、後の測定時にこれを調整する必
要はなく、各測定値における零セットは全く不要となる
。そして、絶対測定は測定値を求める時のみ電源を接続
すればよいために、電力消費が著しく少なくなり、バッ
テリ駆動型の小型測長器を可能とし、更に太陽電池等の
ような電源容量の小さいバッテリでも十分に測長器を駆
動できるという利点を有する。
On the other hand, according to absolute measurements, if the transducer is zero-set at the time of assembly, there is no need to adjust it during subsequent measurements, and zero-setting at each measurement value is not required at all. In addition, since absolute measurement only requires connecting the power supply when obtaining a measured value, power consumption is significantly reduced, making it possible to use compact battery-powered length measuring instruments, and even with small power supply capacity such as solar cells. It has the advantage that the length measuring device can be sufficiently driven by a battery.

更に、絶対測長によれば、両スケールの相対位置が定ま
った時に両者間の静電容量を測定するので、スケールの
相対移動の間は何ら測長作用に奇!′Jゼず、この結果
、スケールの移動速度に制約が与えられることがないと
いう利点がある。
Furthermore, according to absolute length measurement, the capacitance between both scales is measured when their relative positions are determined, so there is no difference in length measurement during relative movement of the scales! As a result, there is an advantage that no restrictions are imposed on the moving speed of the scale.

従来において、静電容量を用いた絶対位置測定トランス
デユーサは特開昭54−94354 (米国特許第44
20754号)として知られており、この従来技術は本
願発明者により発明されたもので必って、その概略構造
は2対の送信/受信電極を互いに相対移動させ、両電極
対はそれらの電極ピッチが互いに異なることを特徴とし
、両電極対おるいは両スケール対から得られた位相の異
なる信号を電気的に処理することによって絶対位置の測
定が可能である。
Conventionally, an absolute position measuring transducer using capacitance has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-94354 (US Pat. No. 44).
No. 20754), this prior art was invented by the inventor of the present application, and its general structure is to move two pairs of transmitting/receiving electrodes relative to each other, and both pairs of electrodes are The pitches are different from each other, and the absolute position can be measured by electrically processing signals with different phases obtained from both electrode pairs or both scale pairs.

[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前記従来装置は実際上これを測長器とし
て実用化する際には以下のごときいくつかの問題点があ
った。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional device has several problems as described below when it is put into practical use as a length measuring device.

第1の問題点は2対のスケールは互いに独立してそれぞ
れ別個の静電容量検出回路を構成し、これら雨検出出力
が測定回路によって処理されるが、両用力量にはどうし
ても僅かながら時間差が発生し、この時間差によって測
定値に大きな誤差が生じるという問題があった。
The first problem is that the two pairs of scales are independent of each other and constitute separate capacitance detection circuits, and these rain detection outputs are processed by the measurement circuit, but there is inevitably a slight time difference in the dual-purpose capacity. However, there was a problem in that this time difference caused a large error in the measured values.

また、両スケール対の間で僅かな測定誤差が生じたよう
な場合、すなわち一方が正確な位相検出を行っているが
、他方が僅かに測定誤差を含むような場合、原理的にこ
のような一方に生じたずれは測定回路が絶対位置を判断
する際には極めて大きな絶対値誤差として処理されるこ
ととなり、両スケールの渫械的な位置精度及び前)ホし
た独立して設けられた電気回路の処理特性を著しく厳格
に設定しなければならないという問題がめった。
In addition, if there is a slight measurement error between both scale pairs, that is, one scale is performing accurate phase detection, but the other scale has a slight measurement error, in principle, such a Any deviation that occurs on one side will be treated as an extremely large absolute value error when the measurement circuit judges the absolute position, and the mechanical position accuracy of both scales and the independently installed electric A frequent problem was that the processing characteristics of the circuit had to be set very strictly.

第2の問題は2対のスケールを必要とすることから、ト
ランスデユーサのスペースが大きくなることであり、こ
れは、小型携帯用測長器を実用化する際に大きな阻害要
因となっていた。
The second problem is that the transducer requires two pairs of scales, which increases the space required for the transducer, and this has been a major impediment to the practical application of small, portable length measuring devices. .

第3の問題は、前述したごとく、従来装置においては、
2対のスケールをそれぞれ別個に静電容量検出回路とし
て用いるために、消費電力が大きくなることであり、こ
れも小型携帯用測長器にとっては好ましくない特性であ
った。
The third problem is, as mentioned above, in the conventional device,
Since the two pairs of scales are used separately as capacitance detection circuits, power consumption increases, which is also an unfavorable characteristic for a small portable length measuring device.

本発明は上記従来の課題に、鑑みなされたものであり、
その目的は、静電容量方式によって相対的に移動するス
ケール間の絶対位置を電気的に測定するとともに、従来
装置における前述した問題点を全て除去した改良された
容量型位置測定トランスデユーサを提供することにある
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems,
The purpose is to provide an improved capacitive position transducer that electrically measures the absolute position between relatively moving scales using a capacitive method, and eliminates all of the aforementioned problems with conventional devices. It's about doing.

本発明によれば、小型のトランスデユーサでおりながら
正確な絶対値測定を可能とし、測定の都度零セットを必
要とすることなく、また電力消費の少ないかつスケール
の移動速度に制約のない改良されたトランスデユーサが
提供可能でおる。
According to the present invention, it is possible to perform accurate absolute value measurement while using a small transducer, and there is no need for zero setting each time a measurement is made, and improvements are made that consume less power and have no restrictions on the moving speed of the scale. Transducers are available.

そして、本発明によれば、送信電極に接続される交流信
号はその周波数を比較的低い周波数に設定しても、十分
な高精度を確保することができ、これによって、電気回
路を著しく簡略化し、また安価に装置を完成し得る。
According to the present invention, even if the frequency of the AC signal connected to the transmitting electrode is set to a relatively low frequency, sufficiently high accuracy can be ensured, thereby significantly simplifying the electric circuit. Moreover, the device can be completed at low cost.

もちろん、本発明において、電源は絶対値を表示すると
きのみに接続すれば、所望の測定作用を行うことができ
、装置の消費電力は著しく削減される。
Of course, in the present invention, if the power supply is connected only when displaying absolute values, the desired measurement action can be performed, and the power consumption of the device is significantly reduced.

[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、2個の相対移動
する部材間の絶対位置を静電容量の測定によって行うト
ランスデユーサの改良に関し、このトランスデユーサは
前記相対移動する部材として互いに近接して相対移動可
能に配置された第1スケール及び第2スケールを有する
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention relates to an improvement of a transducer that measures the absolute position between two relatively moving members by measuring capacitance. The deuser has a first scale and a second scale that are disposed close to each other so as to be relatively movable as the relatively movable members.

前記両スケールは通常直尺で形成されて直線的な相対移
動を行うことが一般的であるが、もちろん、本発明にお
いて、2枚の同軸配置された円板にてスケールを形成し
、ロータリトランスデユーサを得ることも好適である。
Generally, both scales are formed in a straight scale and move linearly relative to each other, but of course, in the present invention, the scale is formed by two coaxially arranged disks, and a rotary transformer is used. It is also suitable to obtain a deuser.

前記第1スケールには、交流信号が供給される第1送信
電極と、この第1送信電極に対して絶縁された状態で近
接配置され測定回路が接続される第1受信電極がn列(
nは2以上の整数)設けられている。
The first scale has n rows (n) of first transmitting electrodes to which an alternating current signal is supplied, and first receiving electrodes that are arranged in close proximity to the first transmitting electrodes in an insulated state and to which a measuring circuit is connected.
n is an integer of 2 or more).

一方、第2スケールは、相対移動方向に沿って第1送信
電極と対向可能な位置に配置された電極群からなり第1
送信電極と容量結合する第2受信電極と、同様に相対移
動方向に沿って第1受信電極と対向可能な位置に配置さ
れた電極群からなり第1受信電極の各列とそれぞれ容量
結合するn列の第2送信電極と、を含む。
On the other hand, the second scale is made up of a group of electrodes arranged at a position that can face the first transmitting electrode along the relative movement direction.
A second receiving electrode capacitively coupled with the transmitting electrode, and a group of electrodes similarly arranged at a position facing the first receiving electrode along the direction of relative movement, and capacitively coupled with each row of the first receiving electrode. a second transmitting electrode of the column.

前記第2スケールに設けられた両電極は必要な測定領域
にわたって連続的に配置され、通常第1スケール側の電
極より十分に長い電極列を形成している。
Both electrodes provided on the second scale are arranged continuously over the required measurement area, and usually form an electrode row that is sufficiently longer than the electrodes on the first scale side.

本発明において、前記第2受信電極と第2送信電極の各
列とは互いに送信及び受信電極間で結合電極にて電気的
に接続されている。
In the present invention, each row of the second receiving electrode and the second transmitting electrode is electrically connected to each other by a coupling electrode between the transmitting and receiving electrodes.

更に、本発明において特徴的なことは、前記各接続され
た第2受信電極と第2送信電極との電極群の結合対には
相対移動方向に沿ってそれぞれ異なる偏位が与えられか
つ、偏位は第2送信電極の各列毎に異なっており、各移
動位置に対して選択された1つの列の電極において特定
された前記偏位により絶対値測定が行われることにおる
Furthermore, a characteristic feature of the present invention is that different deflections are given to each connected pair of electrode groups of the second receiving electrode and the second transmitting electrode, and that the deflection is The position is different for each row of the second transmitting electrodes, and absolute value measurements are made with said excursions identified in one row of electrodes selected for each movement position.

前述した各移動位置に対する異なる偏位は移動量に対す
る所定の関数として示され、この関数は直線性を有する
ことが通常であるが、本発明においては、必ずしも直線
的関数である必要はなく、任意の特性を与えることがで
きる。
The different deviations for each movement position described above are expressed as a predetermined function of the movement amount, and this function usually has linearity, but in the present invention, it does not necessarily have to be a linear function and can be any arbitrary function. can be given the following characteristics.

本発明においては、前述したごとく、第2スケールに設
けられた第2受信電極と各列の第2送信電極とは各電極
が互いに結合電極にて接続されており、この結果、第1
スケールの第1送信電極に供給された交流信号は、まず
容量結合によって第2スケール側の第2受信電極に伝達
され、次に、この信号はそのまま電気的に各列の第2送
信電極に伝わり、再び容量結合によってそれぞれ対向す
る各列の第1受信電極に戻される。
In the present invention, as described above, the second receiving electrode provided on the second scale and the second transmitting electrode in each column are connected to each other by a coupling electrode, and as a result, the first
The AC signal supplied to the first transmitting electrode of the scale is first transmitted to the second receiving electrode on the second scale side by capacitive coupling, and then this signal is electrically transmitted as it is to the second transmitting electrode of each column. , and are returned to the first receiving electrodes of the respective columns facing each other again by capacitive coupling.

従って、本発明によれば、各列毎の1系列の電気回路に
よって第2受信電極と第2送信電極を通つて静電容量の
変化を一度で検出することができ、前記電極間の偏位は
必要な測定領域間で各列の電極において各移動位置ごと
に唯一に特定されているので、1つの列の電極を選択す
ることにより検出された静電容量値は供給された交流信
号の位相に対応して単一値に定まり、従来装置のごとき
2系列の電気回路を用いた装置と異なり極めて高精度の
測定作用を行うことが可能となる。
Therefore, according to the present invention, a change in capacitance can be detected at once through the second receiving electrode and the second transmitting electrode by one series of electric circuits for each column, and the deviation between the electrodes can be detected at once. is uniquely determined for each moving position in each row of electrodes between the required measurement areas, so the capacitance value detected by selecting one row of electrodes is determined by the phase of the supplied alternating current signal. It is determined to be a single value corresponding to , and unlike conventional devices that use two series of electric circuits, it is possible to perform extremely high-precision measurement operations.

前記測定回路は受信された信号レベルを送信された交流
信号の位相と比較して所定の演算作用を行い、相対移動
位置の絶対値を表示することができる。
The measuring circuit compares the received signal level with the phase of the transmitted AC signal, performs a predetermined calculation operation, and can display the absolute value of the relative movement position.

更に、各列の第2送信電極毎に異なった偏位が与えられ
ていることから、1つの装置で様々な絶対測定範囲を得
ることができると共に、各列の測定値を組合せることに
よって高精度な測定を行うことも可能でおる。
Furthermore, since different deflections are given to the second transmitter electrodes in each row, it is possible to obtain various absolute measurement ranges with one device, and also to obtain high It is also possible to perform accurate measurements.

[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。[Example] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図にはノギス等のように本尺に対して副尺が直線移
動する測長器に好適な本発明に係る容量型位置検出トラ
ンスデユーサの好適な実施例が示されており、第1スケ
ール10と第2スケール20とを含み、例えばノギスの
副尺側に前記第1スケール10が組込まれ、また本尺側
に第2スクール20が組込まれる。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the capacitive position detection transducer according to the present invention, which is suitable for a length measuring device such as a caliper in which a vernier scale moves linearly with respect to a main scale. It includes a first scale 10 and a second scale 20, and for example, the first scale 10 is installed on the vernier side of a caliper, and the second scale 20 is installed on the main scale side.

前記両スケール10.20は互いに近接して相対移動可
能に配置されており、第1図においてX軸位置は第2ス
ケール20@基準として第1スケール10の移動位置を
示す。
Both scales 10 and 20 are arranged close to each other so as to be movable relative to each other, and in FIG. 1, the X-axis position indicates the movement position of the first scale 10 with respect to the second scale 20.

前記第1スケール10には第1送信電極12が設けられ
ており、この第1送信電極12には発振器30から交流
信号が供給されている。
The first scale 10 is provided with a first transmitting electrode 12 , and an alternating current signal is supplied from an oscillator 30 to the first transmitting electrode 12 .

図示した実施例において、第1送信電極12は2個ずつ
の等間隔に配置された電極からなる3対の第1送信電極
構造を有し、各列には前記発振器30から位相の異なる
交流信号30a及び30bが供給されており、両信号間
の位相差は180度に設定されている。
In the illustrated embodiment, the first transmitting electrode 12 has a three-pair first transmitting electrode structure consisting of two equally spaced electrodes, and each row receives alternating current signals of different phases from the oscillator 30. 30a and 30b are supplied, and the phase difference between both signals is set to 180 degrees.

前記第1スケール10には更に第1受信電極14がn列
(nは2以上の整数)設けられており(本図では、第2
列までを図示している)、この第1受信電極14は、実
施例において、各列毎に所定間隔に配置された電極群か
らなり、前記第1送信電極と隣接して平行に配列されて
いる。
The first scale 10 is further provided with n rows (n is an integer of 2 or more) of first receiving electrodes 14 (in this figure, a second receiving electrode 14 is provided).
In the embodiment, the first receiving electrodes 14 consist of a group of electrodes arranged at predetermined intervals for each column, and are arranged adjacent to and parallel to the first transmitting electrodes. There is.

各第1受信電極14はそれぞれ測定回路32と接続され
ている。
Each first receiving electrode 14 is connected to a measuring circuit 32, respectively.

前記各電極12,14はそれぞれ第1スケール10の絶
縁基板上に蒸着その他の手段によって設けられており、
両電極間は電気的に絶縁状態にあかれている。
Each of the electrodes 12 and 14 is provided on the insulating substrate of the first scale 10 by vapor deposition or other means,
The two electrodes are electrically insulated.

本発明に係るトランスデユーサの特徴的事項は、第2ス
ケール20の電極配置にあり、図から明らかなごとく、
第2スケール20には整列配置された第2受信電極22
及びn列の第2送信電極24が設けられている(本図で
は第2列までが示されている)。
A characteristic feature of the transducer according to the present invention lies in the electrode arrangement of the second scale 20, and as is clear from the figure,
The second scale 20 has second receiving electrodes 22 arranged in alignment.
and n rows of second transmitting electrodes 24 (up to the second row are shown in this figure).

第2受信電極22は相対移動方向(X軸)に沿って第1
送信電極と対向可能な位置に配置された電極群からなり
、第1送信電極と容量結合する。
The second receiving electrode 22 is connected to the first receiving electrode 22 along the relative movement direction (X-axis).
It consists of a group of electrodes arranged at a position that can face the transmitting electrode, and is capacitively coupled to the first transmitting electrode.

実施例における第2受信電極22は等間隔に配置されて
おり、そのピッチはPr2にて示されている。
The second receiving electrodes 22 in the embodiment are arranged at equal intervals, and the pitch is indicated by Pr2.

一方、各列の第2送信電極24−1〜24−nは相対移
動方向(X軸)に沿って前記n列の第1受信電極14と
対向可能な位置に配置された電極群からなり、該第1受
信電極14の各列とそれぞれ容量結合している。
On the other hand, the second transmitting electrodes 24-1 to 24-n in each row are composed of a group of electrodes arranged at positions that can face the first receiving electrodes 14 in the n rows along the relative movement direction (X axis), They are capacitively coupled to each row of the first receiving electrodes 14, respectively.

そして、この第2送信電極24は、1列内においては、
等間隔に電極群が配置され、そのピッチPt2は各列毎
に異なっている。
In one row, the second transmitting electrodes 24 are as follows:
The electrode groups are arranged at equal intervals, and the pitch Pt2 is different for each row.

そして、本発明において、前記第2受信電極22と第2
送信電極24とのピッチは異なる値に設定されており、
この結果、両電極間には符号D(X)で示される偏位が
与えられていることが理解される。
In the present invention, the second receiving electrode 22 and the second
The pitch with the transmitting electrode 24 is set to a different value,
As a result, it is understood that a deviation indicated by the symbol D(X) is given between both electrodes.

そして、本発明においては第2送信電極24の各列、例
えば第に列目の第2送信電極24−にの前記偏位 [)k(×)=(Pt2(k)−Pr2)f(X〉は相
対移動位置すなわち×の値に応じて一定の特定された値
になることが特徴的である。
In the present invention, the deviation [)k(x)=(Pt2(k)-Pr2)f(X > is characterized in that it takes a fixed specified value depending on the relative movement position, that is, the value of x.

更に、本発明においては前記第2受信電極22と各列の
第2送信電極24とが各電極ごとに互いに結合電極26
によって電気的に接続されていることを特徴とする。
Further, in the present invention, the second receiving electrode 22 and the second transmitting electrode 24 in each row are connected to each other by a coupling electrode 26 for each electrode.
It is characterized by being electrically connected by.

従って、本発明によれば、各相対移動位置(X)に対し
て結合電極26で互いに結合された各列の両電極間偏位
Dk(x)は各列毎に唯一の特定された値となることが
理解され、これによって、検出される静電容量値は偏位
Dk(x)は各列毎に唯一の特定された値となることが
理解され、これによって、検出される静電容量値は偏位
D(X)に対応した値となり、絶対値測定が可能となる
ことが理解される。
Therefore, according to the present invention, for each relative movement position (X), the inter-electrode deviation Dk(x) of each column coupled to each other by the coupling electrode 26 is a unique specified value for each column. It is understood that the detected capacitance value is the deviation Dk(x), which is the only identified value for each column, and thereby the detected capacitance value is It is understood that the value corresponds to the deviation D(X), and absolute value measurement becomes possible.

もっとも、この各列の偏位Dk(X)はトランスデユー
サの測定範囲が増大するにしたがって増加するが、その
偏位Dk(x>fflが送信ピッチ、実施例においては
第1送信電極12上の送信波長ピッチWt1を超えるこ
とはできないというυ1約がおる。
However, the deviation Dk(X) of each column increases as the measurement range of the transducer increases; There is a υ1 rule that the transmission wavelength pitch Wt1 cannot be exceeded.

すなわち、前記偏位Dk(X)が送信波長ピッチWt1
を超えた場合には、受信信号の識別が困難となるからで
おる。
That is, the deviation Dk(X) is the transmission wavelength pitch Wt1
This is because if the value exceeds 1, it becomes difficult to identify the received signal.

従って、第1図の実施例においては、第2スケール20
はノギスの本尺全長にわたって第2送信電1極24の各
列の最大の偏位Dk(X)が前記送信波長ピッチWt1
を超えないように設定されている。更に詳細には、第1
図における各偏位[)k(X>は第2スケール20の中
央部において零、そして左右に進むにしたがってその値
か反対方向に増加するように設定され、第2スケール2
0の両端における偏位を本負に振分けた形状からなる。
Therefore, in the embodiment of FIG.
The maximum deviation Dk(X) of each row of the second transmitting electrode 1 pole 24 over the entire length of the caliper is the transmitting wavelength pitch Wt1.
is set not to exceed. More specifically, the first
Each deviation [)k(X> in the figure is set to be zero at the center of the second scale 20, and its value increases in the opposite direction as it moves left and right.
It has a shape in which the deviations at both ends of 0 are distributed to the main negative.

第2スケール20も絶縁基板を有しており、前述した第
2受信電極22)n列の第2送信電極24、そして各結
合電極26は蒸着その他の手段によって前記絶縁基板上
に形成され、各対応する第2受信電極22と各列の第2
送信電極24とは電気的に接続され、このような電極対
は相対移動方向(X軸)に沿って互いに電気的に絶縁さ
れた状態で配列されている。
The second scale 20 also has an insulating substrate, and the aforementioned second receiving electrodes 22, n rows of second transmitting electrodes 24, and each coupling electrode 26 are formed on the insulating substrate by vapor deposition or other means. The corresponding second receiving electrode 22 and the second
The transmitting electrodes 24 are electrically connected, and such electrode pairs are arranged in a state of being electrically insulated from each other along the relative movement direction (X-axis).

以上のごとく、本発明によれば、第2スケール20の第
2受信電極22と各列の第2送信電極24とは相対移動
方向に沿って各位置ごとに唯一の特定された偏位Dk(
X)を有しているので、第1スケール10が移動したと
きに検出される静電容量値は各位置ごとに唯一の特定し
た値となり、任意位置の絶対測定が可能となる。
As described above, according to the present invention, the second receiving electrode 22 of the second scale 20 and the second transmitting electrode 24 of each row have a unique deviation Dk(
X), the capacitance value detected when the first scale 10 moves becomes a unique specified value for each position, making absolute measurement possible at any position.

そして、本発明によれば、第1送信電極12に供給され
た交流信号は容量結合によって第2受信電(シに伝達さ
れ、これが直ちに結合電極の導通によって各列の第2送
信電極に伝わり、相対移動方向(X軸方向)にシフトさ
れた状態で再び容量結合によって対応する各列の第1受
信電極14に戻される。
According to the present invention, the AC signal supplied to the first transmitting electrode 12 is transmitted to the second receiving power by capacitive coupling, and this is immediately transmitted to the second transmitting electrode of each column by conduction of the coupling electrode, After being shifted in the relative movement direction (X-axis direction), it is returned to the first receiving electrode 14 of each corresponding column by capacitive coupling.

従って、本発明によれば、前記各列の電極毎の111−
の電気系統のみによって前記異なる偏位を持たせた電極
を通って信号の検出を行うことが可能となり、信号の位
置ずれあるいは時間差が生じることなく極めて高精度の
絶対測定を可能とすることができる。
Therefore, according to the present invention, 111-
It becomes possible to detect signals through the electrodes having different deviations using only the electrical system of the above, and it is possible to perform absolute measurement with extremely high precision without causing positional deviation or time difference of the signals. .

り)2図には本発明に係る第1スケールの他の実施例が
示され、第1図の同一もしくは対応する部材には同一符
号を付して説明を省略する。
FIG. 2 shows another embodiment of the first scale according to the present invention, and the same or corresponding members in FIG.

第1送信電極12は実施例において4種類の位置の異な
る交流信号が供給され、このために符号「11〜「4」
にて示される4個の電極毎に1つのブロックを形成して
おり、90度ずつの位相の異なる交流信号は発撮器30
から位相変換器34を介して各電極に供給される。
In the embodiment, the first transmitting electrode 12 is supplied with alternating current signals at four different positions, and for this reason, the first transmitting electrode 12 is designated by the symbols "11" to "4".
One block is formed for each of the four electrodes shown in , and AC signals with different phases of 90 degrees are sent to the transmitter 30.
is supplied to each electrode via a phase converter 34.

図から明らかなように、第1送信電極12は各電極間ピ
ッチがPt1にて示され、交流信号の数すなわち送信電
極グループの数を7とすると、実施例ではZ=4となり
、各グループ電極の長さ、すなわち、送信波長ピッチW
t1は /×10 となることが理解される。
As is clear from the figure, the pitch between each electrode of the first transmitting electrode 12 is indicated by Pt1, and if the number of AC signals, that is, the number of transmitting electrode groups is 7, in the example, Z=4, and each group electrode That is, the transmission wavelength pitch W
It is understood that t1 is /×10.

前記第1送信電極12に隣接した整列配置されたn列の
第1受信電極14−1〜14−nはそれぞれ検出回路に
対しての検出信号を供給している。
N rows of first receiving electrodes 14-1 to 14-n arranged adjacent to the first transmitting electrode 12 each supply a detection signal to a detection circuit.

そして、実施例においては、第に列目の第1受信電極1
4−にの各ブロック毎のピッチすなわち受信波長ピッチ
Wrlは前述したごとく送信信号が第2スケールを通っ
て所定のシフトがなされたシフト量に対応して、 Wrl(、k ) =Wt1x Pt2 (k ) /
 Pr2に設定されている。
In the embodiment, the first receiving electrode 1 in the first row
The pitch of each block in 4-, that is, the reception wavelength pitch Wrl, corresponds to the shift amount by which the transmission signal passes through the second scale and is shifted by a predetermined amount as described above. ) /
It is set to Pr2.

従って、このような受信波長ピッチWr1によれば、第
1送信電極12から送信された交流信号は第2スケール
の第2受信電極22と各列の第2送信電極24との間に
おいて所定のシフトが行われた後、再び対向する各列の
第1受信電極において、前記シフト量に対応した長さの
受信電極14にて受信できることが理解される。
Therefore, according to such reception wavelength pitch Wr1, the AC signal transmitted from the first transmission electrode 12 is shifted by a predetermined distance between the second reception electrode 22 of the second scale and the second transmission electrode 24 of each column. It is understood that after this is performed, reception can be performed again at the receiving electrodes 14 of the length corresponding to the shift amount in the first receiving electrodes of each row facing each other.

測定回路32に出力される測定信号32−1゜32−2
.・・・32−nは、回路32内のアナログスイッチに
て、いずれか1つが選択され所定の波節が1了われる。
Measurement signal 32-1゜32-2 output to the measurement circuit 32
.. . . 32-n, one of them is selected by an analog switch in the circuit 32, and a predetermined wave node is completed.

また、第に列目の第2送信電、極によって絶対測定可能
な範囲1−には、偏位Dk (x)が送信波長ピッチW
tlを超えないという条件の下で当該第2送信電極のピ
ッチPt2  (k)が第2受信電極のピッチpr2よ
りも小さいと仮定すると、おる1的日1に対して mr’t2 (k)=lk r丁1F) r2  =Lk+Wr1 1 k=WrI xp↑2 (k) / (Pr2−Pt2  (k))   ・・・(1)
で表され、相対移動量が絶対測定可能範囲1kを超える
範囲では位相が360°以上変化するため絶対値の特定
ができなくなる。
In addition, in the range 1- that can be absolutely measured by the second transmitted voltage and pole in the second column, the deviation Dk (x) is the transmitted wavelength pitch W
Assuming that the pitch Pt2 (k) of the second transmitting electrode is smaller than the pitch pr2 of the second receiving electrode under the condition that tl is not exceeded, mr't2 (k)= r2 = Lk + Wr1 1 k = WrI xp↑2 (k) / (Pr2-Pt2 (k)) ... (1)
In a range where the amount of relative movement exceeds the absolute measurable range 1k, the phase changes by 360° or more, making it impossible to specify the absolute value.

なJ3、式(1)より第2送信電極のピッチr)12(
k)を第2受信電極のピッチpr2に近づける程、すな
わち偏位Dk(X)を小さくする稈He i□J測定可
能範囲1−には拡がるが、逆に分解能(ユ相くなること
が理解される。
J3, the pitch of the second transmitting electrode from equation (1) r)12(
k) to the pitch pr2 of the second receiving electrode, that is, the deviation Dk(X) is reduced. be done.

第3図には、本発明にかかる第2スケールの第2受濡電
極22及びn列の第2送信電極24−1〜24−nの配
置の1例が示されており、第2送イ;1電(・り24の
各電極間ピッチPt2を第1列目から第n列に向けて徐
々に小ざくして配列している。
FIG. 3 shows an example of the arrangement of the second wetting electrode 22 of the second scale and the second transmitting electrodes 24-1 to 24-n in n rows according to the present invention. ; The pitch Pt2 between each electrode of the electrodes 24 is gradually decreased from the first row to the nth row.

′?1なわち、各列の偏位Dk (X)が徐々に大きく
なるよう配列されている。
′? 1, that is, they are arranged so that the deviation Dk (X) of each column gradually increases.

このように各列の第2送信電極24を異なったピッチと
することによって様々な絶対測定範囲を1つのスケール
で得ることができる。
In this way, by setting the second transmitting electrodes 24 in each row to different pitches, various absolute measurement ranges can be obtained on one scale.

第4図には本発明の第1スケールの他の実施例が示され
ており、n列の第1受信電極14はそれぞれ2つの位相
の異なる信号を出力するため2種カ゛(の電極から成り
、該電極は相対移動方向(XIIil)にQ=J して
受信波長ピッチWr1にて繰返す三角波形状をもしてい
る。
FIG. 4 shows another embodiment of the first scale of the present invention, in which n rows of first receiving electrodes 14 each consist of two types of electrodes in order to output signals with two different phases. , the electrode also has a triangular wave shape that repeats at a reception wavelength pitch Wr1 with Q=J in the relative movement direction (XIIil).

そして、この三角波形状は互いに逆位相で配置された2
個の第1受信電極14a、14bからなり、それらの検
出値が互いに差演算され、これによって、検出信号の感
度を改善することができる。
This triangular wave shape consists of two waves arranged in opposite phases to each other.
The first receiving electrodes 14a and 14b are used to calculate the difference between the detected values of the first receiving electrodes 14a and 14b, thereby improving the sensitivity of the detected signal.

イ)5図の第1スケール10は前述した第3図の実施例
と類似するが、その各列の第1受信電極14a、14b
は第3図の三角波形状と異なり正弦波状を甲しているこ
とを特徴とし、両第1受信電1!114a、14bから
の出力は測定回路32の作動増幅器において差演算され
る。
b) The first scale 10 shown in FIG. 5 is similar to the embodiment shown in FIG.
is characterized by having a sine wave shape, unlike the triangular wave shape shown in FIG.

また、第5図の第1スケール10において、第1必信電
極12に供給される交流信号は8相に分1111されて
おり、それぞれ45度の位相差を有する。
Further, in the first scale 10 of FIG. 5, the AC signal supplied to the first essential electrode 12 is divided into eight phases 1111, each having a phase difference of 45 degrees.

u15〕図のごとき第1スケール10においては、第1
送信電極12に供給される交流信号は矩形波の111号
が選択され、また、各列の第1受信電極14a、14b
はその電極形状が正弦波であることから、測定回路32
に供給される2種類の反転位相の出力信号は正弦波状を
呈することが理解される。
u15] In the first scale 10 as shown in the figure, the first
Rectangular wave No. 111 is selected as the AC signal supplied to the transmitting electrode 12, and the first receiving electrodes 14a, 14b of each column
Since the electrode shape is a sine wave, the measurement circuit 32
It will be understood that the two types of inverted phase output signals supplied to the output signal have a sinusoidal shape.

以上のようにして、本発明によれば、第1送信電極に供
給された交流信号は容量結合によって第2受信電極に伝
達され、これが直ちにn列設けられた第2送信電恒に所
定変位量シフトされて導通し、再び容量結合によって対
向する各列の第1受信電極に戻され、この検出された出
力信号は第2スクール上における第2受信電極と第2送
信電極の各列毎の偏位情報でおり、本発明においてこの
偏位IJ必要な測定領域内において相対移動位置に対し
て各列毎に常に唯一の特定された値を有しているので、
この結果、選択された1つの列の検出されだ1言号は相
対移動位置を演算するために十分’cL ’l’l“J
lj ’g(保有していることとなる。
As described above, according to the present invention, the AC signal supplied to the first transmitting electrode is transmitted to the second receiving electrode by capacitive coupling, and this immediately shifts the second transmitting electrode provided in n rows by a predetermined displacement amount. The detected output signal is shifted and conductive and returned to the first receiving electrode of each row facing each other by capacitive coupling, and this detected output signal is converted to the polarization of the second receiving electrode and the second transmitting electrode for each row on the second school. In the present invention, this deviation IJ always has a unique specified value for each column for the relative movement position within the necessary measurement area, so
As a result, one detected word in one selected column is sufficient to calculate the relative movement position 'cL 'l'l"J
lj 'g (This means that it is held.

そして、本発明によれば、前述した偏位Dk(X)の測
定によって正確な絶対測定を可能とし、従来の相対測定
における測定の都度必要な零セット、大消費電力そして
スケールの移動速度のない優れた測長器を提供可能でお
る。
According to the present invention, accurate absolute measurement is possible by measuring the deviation Dk(X) described above, and there is no need for zero setting, large power consumption, and scale movement speed that are required for each measurement in conventional relative measurement. We can provide excellent length measuring instruments.

また、本発明によれば、前述したごとく、第2送11.
電価及び第1受信電極の各列毎のトランスデ:I−りを
貫通する電気回路が唯一であるために、電極配置の機械
的誤差あるいは電気的な遅れ時間差の相)1等を考慮す
ることなく、測定精度を著しく改二;1)でき、また第
1受信電極14及び第2送信電(?j 24を各n列設
けたことにより、種々の絶対測定範囲を得ると共に、各
列の測定値を組合せることにより、さらに測定精度を高
めることができ、かつ−祖のスケール対によって測定が
行われるので、スペース及び消費電力の小さいトランス
デユーサを提供可能である。
Further, according to the present invention, as described above, the second feed 11.
Since there is only one electric circuit passing through the transducer voltage and the first receiving electrode for each row, mechanical errors in electrode placement or electrical delay time differences must be taken into account. By providing each n rows of the first receiving electrode 14 and the second transmitting electrode (24), various absolute measurement ranges can be obtained, and the measurement accuracy of each row can be significantly improved. By combining the values, the measurement accuracy can be further increased, and since the measurement is performed using a pair of original scales, it is possible to provide a transducer that consumes less space and power.

第6図及び第7図には前述した本発明にかかる1〜ラン
スデユーサに接続される測長回路の一例が示され、また
その各部波形及びタイミングチャーh /J”i: 8
図に示されている。
FIGS. 6 and 7 show an example of a length measuring circuit connected to the lance ducer according to the present invention described above, and the waveforms and timing charts of each part h/J"i: 8
As shown in the figure.

第6図の測長回路は、第1図及び第2図に示した実施例
のごとく各列の第1受信電極が1種類の電価から成るト
ランスデユーサに接続される測長回路であり、前述した
本発明に係るトランスデユーサは符号100にて示され
てあり、その第1送1ハ電+tUには複数の位相の異な
る交流信号が供給されてあり、この交流信号は発撮器3
0から得られ、この発1辰出力foは本発明においてさ
ほど高周波である必要はなく、例えば100〜200K
Hz程度の比較的低い周波数とすることができる。
The length measuring circuit shown in FIG. 6 is a length measuring circuit in which the first receiving electrode of each column is connected to a transducer having one type of voltage, as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2. The above-described transducer according to the present invention is designated by the reference numeral 100, and a plurality of alternating current signals having different phases are supplied to the first transmitter +tU. 3
In the present invention, this output power fo does not need to be very high frequency, for example, 100 to 200K.
The frequency can be relatively low, on the order of Hz.

前記光撮器30の出力foはトランスデユーサ1Q○に
対しては更に分周器60にて分周された信号として供給
されるが、変復調器に対する同期信号としても用いられ
ており、装置の分解能を定めるための一つの要因を形成
するが、前述したごとく、本発明においてはこの基本周
波数及び次に分周されて第1送信電極に供給される交流
信号の周波数が低いことから、回路構成を簡略化して安
価な装置によって十分な分解能が得られるという効果を
イエする。
The output fo of the optical imager 30 is supplied to the transducer 1Q○ as a signal whose frequency is further divided by a frequency divider 60, but it is also used as a synchronizing signal for the modem, and is used as a synchronizing signal for the device. This is one of the factors for determining the resolution, and as mentioned above, in the present invention, since this fundamental frequency and the frequency of the AC signal that is then divided and supplied to the first transmitting electrode are low, the circuit configuration The objective is to simplify the process and obtain sufficient resolution with an inexpensive device.

前F、C分周器60の出力は更に位相変換器34にて第
8図に示すごとく所望の8周のそれぞれ45瓜の位相差
を有する交流信号200−1〜200−8に変換される
。従って、このような位相の異なる8個の交流信号は例
えば前]ホした第5図の第1退信電極に供給されること
が好適でおる。
The output of the front F, C frequency divider 60 is further converted by the phase converter 34 into AC signals 200-1 to 200-8 having a phase difference of 45 degrees each for eight desired cycles, as shown in FIG. . Therefore, it is preferable that these eight alternating current signals having different phases be supplied to the first rejection electrode shown in FIG. 5, for example.

前述した8([iilの交流信号は変調器62において
、前記発振器30の出力fOで変調され、この信号20
0−1〜200−8がトランスデユーサ’100の各第
1送信電極12へ供給される。
The above-mentioned AC signal 8([ii) is modulated by the output fO of the oscillator 30 in the modulator 62, and this signal
0-1 to 200-8 are supplied to each first transmitting electrode 12 of transducer '100.

トランスデユーサ100は前述したごとく、前記供給さ
れた交流信号202を第1.第2スケールの相対移動位
置に対応した信号レベル変換を行った後に第1受信電極
の各列から電気的な信号として出力し、この各列毎の出
力はアナログスイツブ65にてその内の1列の信号が選
択された出力は更に同期復調器66によって復調される
As described above, the transducer 100 converts the supplied AC signal 202 into the first . After performing signal level conversion corresponding to the relative movement position of the second scale, it is output as an electrical signal from each column of the first receiving electrode. The output from which the column signal is selected is further demodulated by a synchronous demodulator 66.

また、各列の第1受信電極が2種類の電極から成るトラ
ンスデユーサの場合第7図に示すように、トランスデユ
ーサ100の第1受信電極の各列からの出力信号は、ま
ず、差動アンプ64に送られ、信号204として出力さ
れ、第8図に示すようにその包絡線が正弦波曲線を描く
信号となる。この点のみが第6図に示す測長回路と異な
る点であり、出ツノ信号204は同期復調器66によっ
て復調され以下は第6図と同様の回路構成である。
Furthermore, in the case of a transducer in which the first receiving electrodes in each column are composed of two types of electrodes, as shown in FIG. The signal is sent to the dynamic amplifier 64 and output as a signal 204, which becomes a signal whose envelope draws a sinusoidal curve as shown in FIG. This is the only point that differs from the length measuring circuit shown in FIG. 6; the output horn signal 204 is demodulated by a synchronous demodulator 66, and the circuit configuration is the same as that shown in FIG. 6.

同期復調器からの出力206は両スケールが基i%I−
位置にいるときの基準信号300と比してφなる位(1
差を有しており、この位相差φを求めることによって、
両スケールの相対位置によって定まる絶対値を求めるこ
とができる。
The output 206 from the synchronous demodulator is based on both scales i%I-
Compared to the reference signal 300 when the position is φ (1
By finding this phase difference φ,
The absolute value determined by the relative positions of both scales can be determined.

なお、前記復調器66の出力206は第8図に同車のご
とく高周波成分を含んでおり、実施例においては、この
高周波成分をフィルタ68にて除去し高周波成分が除去
された信号208を得ている。
Note that the output 206 of the demodulator 66 includes high frequency components as shown in the same vehicle in FIG. ing.

前記信号208は更に零クロス回路70によって波形の
零クロス位置が検出されている。
The waveform zero-crossing position of the signal 208 is further detected by a zero-crossing circuit 70.

実施例において、前記位相差φをデジタル演算づるため
に、装置は、カウンタ72を含み、そのリレシト/スタ
ート信号は、実施例において、変調器62.復調器66
のトリガ信号と制御ユニット80により同期制御されお
り、装置の測定開始を基準信号のトリガとして用い、こ
の時点からカウンタ72の計数動作が開始される。カウ
ンタ72の計数タイミングは、発振器30の出力周波数
fOにて制御されている。
In an embodiment, in order to digitally calculate the phase difference φ, the apparatus includes a counter 72, the start/receipt signal of which, in the embodiment, is applied to a modulator 62. Demodulator 66
The measurement start of the apparatus is used as a trigger for the reference signal, and the counting operation of the counter 72 is started from this point. The counting timing of the counter 72 is controlled by the output frequency fO of the oscillator 30.

そして、カウンタ70の計数ストップは前記零り[1ス
回路70からの信号によって制御されており、第8図の
位相φ位置にて、前記零クロス回路70はフィルタ68
の出力208からストップ信号をカウンタ72へ出力し
、前記カウンタ72の田’Ft動作がこの時点で終了す
る。
The counting stop of the counter 70 is controlled by the signal from the zero cross circuit 70, and at the phase φ position in FIG.
A stop signal is output from the output 208 to the counter 72, and the operation of the counter 72 ends at this point.

従って、前記カウンタ72の計数値はトランスデユーサ
によって基準信号300がシフトされた()7相差を示
すこととなり、前述したごとく、本発明によれば、この
位相差φは測定時における両スクール10.20の偏位
D(X)と対応し、前記力rクンタフ2の出力は演算ユ
ニット74によって絶苅(直への変換演算が行われる。
Therefore, the counted value of the counter 72 indicates the ()7 phase difference obtained by shifting the reference signal 300 by the transducer, and as described above, according to the present invention, this phase difference φ is Corresponding to the deviation D(X) of .20, the output of the force r Kuntaf 2 is converted into a direct force by the arithmetic unit 74.

そして、制御ユニット80にて制御された演算コニット
74の出力は、表示ドライバ76を介して表示器78に
所望の表示信号を供給して、前記測定値を通常の場合デ
ジタル表示する。
The output of the arithmetic unit 74 controlled by the control unit 80 supplies a desired display signal to the display 78 via the display driver 76, so that the measured value is normally displayed digitally.

本実施例において、前記表示器78は、例えばノギスの
01尺表面に埋め込み固定した液晶表示器等からなり、
これによって、測長値を使用者が容易に読取ることがで
きる。
In this embodiment, the display 78 is made of, for example, a liquid crystal display embedded and fixed in the surface of the caliper.
This allows the user to easily read the measured length value.

[発明の効果] 以上説明したごとく、本発明によれば、相対移動する2
つの部材、通常第1及び第2スケール間の相対移動量を
静電容量の変化として絶対値で測長することができ、電
池駆動可能な小型軽量化された容量型トランスデユーサ
を得ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, two relatively moving
The amount of relative movement between two members, usually the first and second scales, can be measured as an absolute value as a change in capacitance, and it is possible to obtain a compact and lightweight capacitive transducer that can be powered by batteries. It becomes possible.

また、本発明によれば、第2スケール側の第2受信電極
とn列の第2送信電極とはそれぞれ互いに結合電極にて
電気的に接続されるとともに両電極間が相対移動方向に
沿って各列毎に異なる偏位を有し、全測長範囲において
この偏位は各列毎に唯一の特定された値となるように設
定されており、第1送信電極の1つの列の出力信号を選
択し所定の演算を行うことによって、両スケール間を貫
通する単一の容量結合回路を用い゛て送信及び受信信8
間のシフト値から両スケールの相対移動位置のt(’i
対値を知ることが可能となる。
Further, according to the present invention, the second receiving electrode on the second scale side and the second transmitting electrode in the n rows are electrically connected to each other by the coupling electrode, and the distance between the two electrodes is adjusted along the relative movement direction. Each column has a different deviation, and this deviation is set to be a unique specified value for each column in the entire length measurement range, and the output signal of one column of the first transmitting electrode By selecting and performing predetermined calculations, the transmitting and receiving signals 8 can be transmitted and received using a single capacitive coupling circuit that passes between both scales.
t('i
It becomes possible to know the versus value.

また、第2送信電極の各列が異なったピッチをイラして
いることから、1つのスケールで様々な絶対測定範囲を
得ることができると共に、各列の測定値を組合せて高精
度な測定を行うことも可能である。
In addition, since each row of the second transmitting electrode has a different pitch, it is possible to obtain various absolute measurement ranges with one scale, and to perform highly accurate measurements by combining the measured values of each row. It is also possible to do so.

史に各列はそれぞれ単一の容量結合回路を用いることか
ら、機械的及び電気的な誤差の介入を著しく減少させ、
また低消費電力で小型のトランスデユーサを得ることが
可能となる。
Historically, each column uses a single capacitive coupling circuit, significantly reducing interference from mechanical and electrical errors.
Furthermore, it is possible to obtain a small transducer with low power consumption.

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

第1図は本発明に係る容量型位置測定トランスデユーサ
の好適な実施例を示す要部斜視図、第2図は本発明に係
るトランスデユーサの第1スケール側の一実施例を示す
概略説明図、第3図は本発明にかかるトランスデユーサ
の第2スケール側の一実施例を示す一部概略図、第4図
は本発明に係るトランスデユーサの第1のスケールの伯
の実施例を示す概略説明図、第5図は本発明に係るトラ
ンスデユーサの他の第1スケールを示す平面図、 第6N及び第7図は本発明に係るトランスデユーサに好
適な測調回路のブロック図、 第8図は第6図及び第7図の波形及びタイミングチャー
トを示す説明図である。 10 ・・・ 第1スケール 12 ・・・ 第1送信電極 14 ・・・ 第1受信電極 20 ・・・ 第2スケール 22 ・・・ 第1受信電極 24 ・・・ 第1送信電極 26 ・・・ 結合電極 30 ・・・ 発振器 32 ・・・ 測定回路 D(x)  ・・・ 偏位 X ・・・ 相対移動方向。 出願人  株式会社 三fi1作所 代理人  弁理士 吉田研二[8−8](他2名)
FIG. 1 is a perspective view of essential parts showing a preferred embodiment of a capacitive position measuring transducer according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of the first scale side of the transducer according to the present invention. An explanatory drawing, FIG. 3 is a partial schematic diagram showing an embodiment of the second scale side of the transducer according to the present invention, and FIG. A schematic explanatory diagram showing an example, FIG. 5 is a plan view showing another first scale of the transducer according to the present invention, and FIGS. 6N and 7 are diagrams of a measuring circuit suitable for the transducer according to the present invention. Block diagram FIG. 8 is an explanatory diagram showing the waveforms and timing charts of FIGS. 6 and 7. 10... First scale 12... First transmitting electrode 14... First receiving electrode 20... Second scale 22... First receiving electrode 24... First transmitting electrode 26... Coupling electrode 30... Oscillator 32... Measurement circuit D(x)... Deflection X... Relative movement direction. Applicant Sanfi1 Co., Ltd. Representative Patent Attorney Kenji Yoshida [8-8] (2 others)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)互いに近接して相対移動可能に配置された第1ス
ケール及び第2スケールを有し、 前記第1スケールには、交流信号が供給される第1送信
電極と、前記第1送信電極に対して絶縁された状態で配
置され測定回路が接続されたn列(nは2以上の整数)
の第1受信電極と、が設けられ、 前記第2スケールには、相対移動方向に沿って前記第1
送信電極と対向可能な位置に配置された電極群からなり
第1送信電極と容量結合する第2受信電極と、相対移動
方向に沿って第1受信電極と対向可能な位置に配置され
た電極群からなり第1受信電極の各列とそれぞれ容量結
合するn列の第2送信電極と、が設けられ、 第2受信電極と各列の第2送信電極とは互いに結合電極
にて電気的に接続され、 各接続された第2受信電極と第2送信電極との間には相
対移動方向に沿って第2送信電極の各列毎にそれぞれ異
なる偏位が与えられており、選択された1の列における
各相対移動位置に対して特定された前記偏位により絶対
測定を行うことを特徴とする容量型位置測定トランスデ
ューサ。
(1) A first scale and a second scale are arranged close to each other so as to be relatively movable, and the first scale has a first transmitting electrode to which an alternating current signal is supplied; n columns (n is an integer greater than or equal to 2) arranged insulated from each other and connected to measurement circuits.
a first receiving electrode, and the second scale is provided with a first receiving electrode along the relative movement direction.
a second receiving electrode that is capacitively coupled to the first transmitting electrode, which is comprised of an electrode group arranged at a position that can face the transmitting electrode; and an electrode group that is arranged at a position that can face the first receiving electrode along the relative movement direction. n rows of second transmitting electrodes capacitively coupled to each row of first receiving electrodes, and the second receiving electrodes and the second transmitting electrodes of each row are electrically connected to each other by coupling electrodes. A different deviation is given to each row of the second transmitting electrodes along the direction of relative movement between the connected second receiving electrodes and second transmitting electrodes. A capacitive position-measuring transducer, characterized in that an absolute measurement is made with said deflection determined for each relative displacement position in the column.
(2)特許請求の範囲(1)に記載のトランスデューサ
において、第1送信電極は順次隣接する電極群が1ブロ
ックを形成して位相の異なる交流信号が各グループ毎の
第1送信電極に供給され、この1ブロックのピッチを送
信波長ピッチとすると、前記偏位は測長可能なスケール
範囲において前記送信波長ピッチを超えないことを特徴
とする容量型位置測定トランスデューサ。
(2) In the transducer according to claim (1), the first transmitting electrode is configured such that a group of successively adjacent electrodes forms one block, and alternating current signals with different phases are supplied to the first transmitting electrode of each group. , a capacitive position measuring transducer characterized in that, when the pitch of one block is defined as a transmission wavelength pitch, the deviation does not exceed the transmission wavelength pitch within a measurable scale range.
(3)特許請求の範囲(2)記載の装置において、n列
の第1受信電極の任意の第k列目(1≦k≦n)の第1
受信電極群のピッチを受信波長ピッチWr1(k)とし
、前記送信波長ピッチをWt1、第2受信電極ピッチを
Pr2そして第2送信電極ピッチをPt2(k)とする
と、 Wr1(k)=Wt1×Pt2(k)/Pr2に設定さ
れていることを特徴とする容量型位置測定トランスデュ
ーサ。
(3) In the device according to claim (2), the first receiving electrode of an arbitrary k-th column (1≦k≦n) of the first receiving electrodes of n columns
If the pitch of the receiving electrode group is the receiving wavelength pitch Wr1(k), the transmitting wavelength pitch is Wt1, the second receiving electrode pitch is Pr2, and the second transmitting electrode pitch is Pt2(k), then Wr1(k) = Wt1× A capacitive position measuring transducer characterized in that Pt2(k)/Pr2 is set.
(4)特許請求の範囲(3)記載のトランスデューサに
おいて、第1受信電極の各列は2つの位相の異なる信号
を出力するためにそれぞれ2種類の電極からなり、該電
極は相互に反転した形状を有する電極からなることを特
徴とする容量型位置測定トランスデューサ。
(4) In the transducer according to claim (3), each row of the first receiving electrodes is composed of two types of electrodes in order to output signals with two different phases, and the electrodes have mutually inverted shapes. 1. A capacitive position measuring transducer comprising an electrode having:
(5)特許請求の範囲(4)記載のトランスデューサに
おいて、前記第1受信電極各列の前述した反転形状は正
弦波形状からなることを特徴とする容量型位置測定トラ
ンスデューサ。
(5) A capacitive position measuring transducer according to claim (4), wherein the above-mentioned inverted shape of each row of the first receiving electrodes has a sine wave shape.
(6)特許請求の範囲(4)記載のトランスデューサに
おいて、前記第1受信電極各列の前述した反転形状は三
角波形状からなることを特徴とする容量型位置測定トラ
ンスデューサ。
(6) A capacitive position measuring transducer according to claim (4), wherein the above-mentioned inverted shape of each row of the first receiving electrodes has a triangular wave shape.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04320913A (en) * 1991-04-19 1992-11-11 Mitsutoyo Corp Displacement measuring apparatus for absolute measurement
JPH0580849A (en) * 1991-02-27 1993-04-02 Mitsutoyo Corp Absolute encoder
JP2009053183A (en) * 2007-07-31 2009-03-12 Kyocera Corp Device for detecting location variation of stage and transporting device equipped with the same

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