JPS62294907A - 容量性の位置検出器 - Google Patents

容量性の位置検出器

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JPS62294907A
JPS62294907A JP62088591A JP8859187A JPS62294907A JP S62294907 A JPS62294907 A JP S62294907A JP 62088591 A JP62088591 A JP 62088591A JP 8859187 A JP8859187 A JP 8859187A JP S62294907 A JPS62294907 A JP S62294907A
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electrodes
electrode
support
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capacitive detector
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
    • G01D5/2412—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
    • G01D5/2415—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、一連の電極が設けられた定規と、電子部分及
び電極が設けられたカーソルとで構成されて、それら２
つの電極面が互いに向きあっているような増分形式の容
量性の位置検出器に関する。この形式の検出器は１例え
ば、スイス特許第６４３６５２号及び第６５１１３６号
に開示されている。
従来の技術 非常に細かい位置の測定値を得るためには、電極をでき
るだけ細くすることが所望されるが、これについては、
電極と、これらの電極に所望の電位を印加する回路との
間を接続することが困難であるために成る種の制約があ
る。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、この種の問題を簡単化することに向けられた
もので、１ｒｒｔｎの距離に１００個以上の電極を配置
できるように非常に細い電極を実現化できるようにする
ものである。
問題点を解決するための手段 これを達成するために、本発明による検出器は、カーソ
ル電極の少なくとも一部分と電子回路の少なくとも一部
分が、定規に対向して配置された共通の集積回路に設け
られたことを特徴とするものである。
この構成体は、更に次のような効果を有する。
−目盛が非常に！密であって、優れた直線性を得ること
ができる。
一検出器の寸法が相当に縮小される。
−共通の集積回路上の電子回路と電極との接続によって
何等の問題も生じない。それ故、電極を個々にアドレス
することができ、従って、非常に高い分解能を得ること
ができ、補間の必要性を排除することができる。
ｍ：の解決策は、集積回路の外部での接続数が減少され
るために非常に信頼性が嘉く且つ安価である。
本発明の他の効果は、特許請求の範囲から明らかとなろ
う。
実施例 既知の形式の検出器と１本発明の目的を達成する検出器
の種々の実施例とを示した添付図面を参照して本発明を
以下に詳細に説明する。
第１図に示された既知の容量性の位置検出器は、増分型
のものであり、互いに対向する２つの電極面が一般的に
設けられている。これら電極面の一方は、定規１０とし
て働き、他方は、カーソル１２として働く。両方の面に
は、各々、電極１１及び１３が設けられている。定規１
０とカーソル１２の相対的な位置は、例えば、スイス特
許第６５１１３（３号に開示されたような電子手段によ
って決定される。例えば、カーソル１２の電極に駆動信
号を接続し、定規１０の電極でピックアップした信号を
、カーソル１２に配置されたコレクタ電極１５によって
容量的に読み取ることができ、即ち、この構成は、カー
ソルと定規との間に接続を必要としないという効果を有
している。
一般に、電極は、所与のステップで直線的に配置され、
カーソル電極のステップは、定規電極のステップのＮ分
の１である。カーソル電極にはＮ個の駆動信号Ｖｌ−Ｖ
Ｎが接続され、カーソルの各Ｎ番目の電極ごとに同じ駆
動信号が接続されるようになっている。この構成では、
電界の状態が、カーソル電極のステップに対応する増分
か、又は差動検出器の場合にはこのステップの半分に対
応する増分で変化するだけである。
第２図及び第３図に示す新規な装置は、電極１１が設け
られた定規１０と、この定規に対向するように配置され
た集積回路２０とを鍔えている。
定規１０に対向する集積回路２０の而１２は、電極１３
と、少なくとも駆動信号を発生する手段を組み込んだ電
子部品２１と、電極１３の接続部とを支持している。こ
れらの電極１３は、集積回路の金属化層に形成されるの
が好ましい。この金属化層の下を通さねばならない接続
部は、半導体に拡散されてそれらの各電極に接続された
チャンネルによって形成されるのが好ましい。コレクタ
電極１５は、第２図の場合のように集積回路上に配置す
ることもできるし、集積回路の外部に配置することもで
きる。というのは、それらの幾何学形状に特に制限がな
く且つ接続についての問題がないからである。
電極１１は、個々にアドレスすることができ、電界の形
状は、カーソル電極のステップより相当に細かい増分で
変更することができる。
検出器が集積回路の動作を妨げることのある外部の影響
（光、湿度又はダスト）から保護されているとすれば、
集積回路上に不動態層以外の保護層を設ける必要がなく
、定規が設けられない場所に外部の接続（ボンディング
）を取り出さなくてもよいようにされる。これは、集積
回路の表面１２の少なくとも一部分が定規に対向せず、
外部接続のために自由なスペースが残されることを意味
し、即ち、これらの外部接続部（ボンディング）は、実
際上は、集積回路の表面に対して接線方向に出て来るこ
とを意味する。
第３図は＝ＴＡＢ（テープ自動化ボンディング（Ｔａｂ
ｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ））組立技術
を用いた解決策を示している。集積回路２０は、カーソ
ル３０の本体に取り付けられたフレキシブルな回路３１
に接続された持ち上がった接点３２を備えている。集積
回路の表面は、合成樹脂３３の層によって保護される。
接点及び保護層の若干の高さにより、定規１０の電極１
１と集積回路２０の電極１３との充分な接続が確保され
る。
第１図に示す電極構成体を用いて、高いデジタル分解能
を得ることができ、アナログ式の補間を回避することが
できる。定規１０上の２つの電極１１ａ及びｌｌｂのグ
ループによって周期Ｔが与えられる。この同じ周期Ｔ内
には、カーソル１２上の８個の電極１例えば、電極１３
０１ないし１３０８のグループが含まれる。横に並んで
示された定規１０の電極及びカーソル２０の電極は、実
際には、第２図に示すように重畳されることが明らかで
あろう。周期Ｔである実質的に周期的な状態の電界が３
２個の電％　１３０１ないし１３３２（８個の電極の４
グループ）に発生された場合には、定規の偶数電極１１
ａ及び奇数電極１１ｂに接続される信号が互いに逆位相
となり、即ち、偶数電極と奇数電極は互いに横方向にシ
フトされ。
これにより、定規の偶数型ｐｉｌｌａをカーソルの一方
のコレクタ電極１５ｂで読み取ることができそして奇数
電極１１ｂを他方のコレクタ電極１５ａで読み取ること
ができる。従って、この構成は差動的であるが、次の説
明は、Ｔステップの単一電極１１と１つのコレクタ電極
１５のみで形成された非差動構成にも等しく有効であり
、その唯一の相違は、同じ構成のカーソル電極１３に対
し、補間を行なわずに得ることのできる分解能が非差動
システムの場合、２分の１になるということである。そ
の理由として、非差動構成では、ピックアップされる信
号がカーソルの電極１３の半分からしか発せられないた
めである。
ステップごとに８個の電極１３という個数は小さなもの
であり、これは、動作原理を説明するために用いられた
ものに過ぎないことが明らかである。実際には、集積回
路を製造する方法では、定規の電極のステップＴの場合
とは異なる非常に小さなステップの電極１３をもたせる
ことができる。というのは、周期Ｔの電気的構成（電極
のグループ）によって発生される電界は、表面からの距
離の増加と共に実際上指数関数的に減少するからである
。距歴の増加が０．１１　ＸＴの場合には、電界が半分
に減少する。これは、定規とカーソルとの間の分能距離
が約０．１ｏｎである場合、ステップＴが約１ｍｍとな
ることを意味し、一方、集積回路上にミリメータごとに
１００個以上の電極を設けることももちろん可能である
。
第５図は、別の電極配置を示しており、この場合、８個
の電極より成るグループは、同じインターパルＴで並置
された行６１ないし６４として配置される。各行は、変
位軸に対して平行である。
これら行のグループの数は、非常に大きくすることがで
きる。
この構成では、製造裕度が補償されるので。
非常に高い測定精度を得ることができる。更に。
電極に励起電位を印加する際に付加的な可能性を与える
ことができる。
それ故、直線的な検出器に用いたものと同じ電極構成で
、同じ集積回路と共に円形の検出器を実現することもで
きる。但し、第６図に示すように、定規の電極と、カー
ソルの集積回路の電極との間の不整列の影響を制限する
ために平均半径Ｒが電極構成体の寸法よりも充分に大き
い場合である。第６図では、表面が電極１１ａ、ｌｌｂ
、１　・３によってカバーされていることも明らかであ
る。
集積回路の構成体を特殊な場合に適用することを考える
こともできる。
変形態様においては、定規の電極を円筒面上に配置する
こともできる。但し、測定方向における侭積回路電極構
成体の長さに対して曲率があまり激しくない場合である
。
検出器の大きさにより、多数の検出器より成るシステム
を設計できることが明らかである。その応用として、少
なくとも２つの集積回路を周囲に分布させ、各回路の測
定結果を合成することによって更に優れた精度を得られ
るようにした円形の検出器を考えることができる。
更に別の応用として、若干ステップは異なるが経済性と
いう点から同じ集積回路を有した定規を備えた２つの検
出器を組合せることによって絶対的なシステムを形成す
ることができる。従って。
２つの回路の補間値の差がおおよその位置を与え。
補間値の一方は、細かい位置を与え、これら２つを組合
せることによって絶対的な位置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、既知の電極構成を示す図。 第２図は、本発明の目的である検出器の原理を示す第１
の実施例で１図示明瞭化のために集積回路２０を透過的
に示した図。 第３図は、検出器の組立たいの実施例を示す断面図、 第４図は、電極の構成体を示す図、 第５図は、別の構成を示す図、そして 第６図は１円形検出器の定規電極と、カーソル電極に対
するそれらの関係を示す図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）２つの支持体間の相対的な位置を検出する容量性
    検出器であって、上記支持体の一方はその他方に沿って
    変位可能であり、一方の支持体は一連の電極を備え、他
    方の支持体には電極及びこれら電極に増分的な電位を印
    加することのできる電子回路が設けられておりそして一
    方の支持体の電極が他方の支持体の電極に対向している
    ような容量性検出器において、上記他方の支持体の電極
    の少なくとも一部分及び上記電子回路の少なくとも一部
    分が、上記一方の支持体の電極に対向して配置された共
    通の集積回路上に設けられることを特徴とする容量性の
    検出器。
  2. （２）集積回路上に設けられた電子回路の上記一部分は
    集積回路に設けられた各電極に接続されて各電極のため
    の信号を発生する特許請求の範囲第１項に記載の容量性
    検出器。
  3. （３）上記一方の支持体に対向する集積回路の表面は、
    少なくとも１つの保護層によって外部の影響から保護さ
    れる特許請求の範囲第１項に記載の容量性検出器。
  4. （４）上記集積回路の組立は、ＴＡＢ技術によって行な
    い、これは、集積回路をフレキシブルな回路の導体に接
    続することより成り、その全体を上記一方の支持体に対
    向するカーソルの表面に組み立てる特許請求の範囲第３
    項に記載の容量性の検出器。
  5. （５）上記集積回路に設けられた電極は、上記支持体間
    の相対的な変位の軸に垂直な細長い長方形状を呈し、上
    記変位軸に沿って直列に配置される特許請求の範囲第２
    項に記載の容量性検出器。
  6. （６）上記電極は多数の並置された行を形成し、各行は
    上記変位軸に平行である特許請求の範囲第２項に記載の
    容量性検出器。
  7. （７）上記電子回路は、少なくとも２つの異なった電圧
    で形成された実質的に周期的な電気的な状態を電極に形
    成し、この状態は、変更電極により電極ごとにシフト可
    能である特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の容量
    性検出器。
  8. （８）上記一方の支持体の電極は、上記他方の支持体の
    電極の寸法よりも半径が充分に大きい回転する本体上に
    配置され、他方の支持体の電極は平らであって且つそれ
    ら自体の間で平行である特許請求の範囲第１項に記載の
    容量性検出器。
JP62088591A 1986-04-10 1987-04-10 容量性の位置検出器 Pending JPS62294907A (ja)

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CH01412/86-9 1986-04-10
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DE (1) DE3765573D1 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879508A (en) * 1986-04-04 1989-11-07 Mitutoyo Corporation Capacitance-type measuring device for absolute measurement of positions
US4931887A (en) * 1988-02-01 1990-06-05 International Business Machines Corporation Capacitive measurement and control of the fly height of a recording slider
US4893071A (en) * 1988-05-24 1990-01-09 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Capacitive incremental position measurement and motion control
CH677044A5 (ja) * 1988-06-20 1991-03-28 Weber Hans R
JPH0264407A (ja) * 1988-08-31 1990-03-05 Fanuc Ltd 磁気式絶対位置エンコーダ
CA2070739A1 (en) * 1991-06-21 1992-12-22 Stephen C. Jacobsen Rotary displacement measuring apparatus
CH685214A5 (fr) * 1991-10-15 1995-04-28 Hans Ulrich Meyer Capteur capacitif de position.
US5321366A (en) * 1992-08-31 1994-06-14 Murata Mfg. Co. Ltd. Capacitance sensor apparatus of divided multi-electrode type
DE69429136D1 (de) * 1993-06-30 2002-01-03 Hamilton Co Manuelle Abgabehilfe für eine Injektionsspritze
US5691646A (en) * 1994-12-07 1997-11-25 Mitutoya Corporation Capacitance-type displacement measuring device with electrodes having spiral patterns
EP0743508A2 (en) * 1995-05-16 1996-11-20 Mitutoyo Corporation Induced current position transducer
US6002250A (en) * 1996-05-13 1999-12-14 Mitutoyo Corporation Electronic linear scale using a self-contained, low-power inductive position transducer
US5973494A (en) * 1996-05-13 1999-10-26 Mitutoyo Corporation Electronic caliper using a self-contained, low power inductive position transducer
US5886519A (en) * 1997-01-29 1999-03-23 Mitutoyo Corporation Multi-scale induced current absolute position transducer
CN1155794C (zh) 1999-12-02 2004-06-30 株式会社三丰 静电电容式变位检测装置
US6533076B1 (en) 2002-02-06 2003-03-18 Crown Equipment Corporation Materials handling vehicle mast height sensor
US7135874B2 (en) * 2004-08-06 2006-11-14 Waters Investments Limited System and method for enhanced measurement of rheological properties
US7075317B2 (en) * 2004-08-06 2006-07-11 Waters Investment Limited System and method for measurement of small-angle or small-displacement
JP6862668B2 (ja) * 2016-03-25 2021-04-21 ヤマハ株式会社 基板及び位置検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE411392B (sv) * 1977-12-09 1979-12-17 Inst Mikrovagsteknik Vid Tekni Metanordning for kapacitiv bestemning av det inbordes leget hos tva relativt varandra rorliga delar
DE2940622C2 (de) * 1979-10-06 1982-04-01 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut Meßeinrichtung
JPS6038221Y2 (ja) * 1981-01-22 1985-11-14 株式会社日本自動車部品総合研究所 静電容量式回転検出器
CH648929A5 (fr) * 1982-07-07 1985-04-15 Tesa Sa Dispositif de mesure capacitif de deplacement.
JPS6093311A (ja) * 1983-10-27 1985-05-25 Mitsutoyo Mfg Co Ltd 容量式変位測定機
US4586260A (en) * 1984-05-29 1986-05-06 The L. S. Starrett Company Capacitive displacement measuring instrument
US4636792A (en) * 1984-07-02 1987-01-13 Itt Corporation Capacitive angular position transducer
JPS61105421A (ja) * 1984-10-29 1986-05-23 Mitsutoyo Mfg Co Ltd 静電容量型エンコ−ダ
US4694275A (en) * 1986-05-01 1987-09-15 Emerson Electric Co. Digital capacitance incremental encoder
JP3460011B2 (ja) * 1996-06-14 2003-10-27 株式会社日立製作所 流量制御方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
CH666122A5 (fr) 1988-06-30
EP0245199A1 (fr) 1987-11-11
US4882536A (en) 1989-11-21
DE3765573D1 (de) 1990-11-22
EP0245199B1 (fr) 1990-10-17
EP0245199B2 (fr) 1994-06-15

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