[发明专利]静电电容式位移测量装置

说明书

本发明涉及静电电容式位移测量装置。具体的说，本发明涉及特别适用于电子千分表、孔洞检测器(内径检测器)和角度计等等的小型计量仪器。

目前已知的原有的检测转动位移量用的电子测长仪，为诸如欧洲专利申请EP0716290A2号公报所公开的“圆筒型位移传感器”等等。在这儿，参考图10和图11对其加以说明。

图10(A)为表示作为定子的半圆形筒体111和作为转子的圆形筒体112的组装的斜视图，图10(B)为其侧面图，图10(C)、(D)为半圆形筒体111和圆形筒体112的展开示意图。半圆形筒体111是固定的，而圆形筒体112可相对于半圆形筒体111以同轴且具有预定间隙(0.1～0.2毫米)的方式转动。

如图10(C)所示，在前述半圆形筒体111的内侧周面上分别形成有发送电极组113和与其相绝缘的接收电极114。在该实例中，发送电极组113为八个电极的一组，这里电极以由半圆形筒体11 1的一端侧沿轴向方向延长一定距离的、细长的且与轴平行等间隔的方式设置。在这些发送电极组113处施加有依次相差45度相位的交流电压。接收电极114在半圆形筒体111的另一端侧的内侧周面处沿周向方向呈半圆形配置。

在该实例中，发送电极组113和接收电极114在如虚线所示的FPC基板117上形成集成电路，这些电极集成电路与连线115、116同时整体地形成在FPC基板117上，并贴附在半圆形筒体111的内侧周面处。连线115、116由半圆形筒体111的两端引出。

正如图10(D)所示，在前述圆形筒体112的外侧周面处分别形成有耦合电极118和接地电极119。耦合电极118形成为两个，它们分别与半圆形筒体111侧的发送电极组113中的四个相对，同时相对于接收电极114电容耦合，其间隔与沿周向方向形成为八个发送电极组113的宽度相等。该耦合电极118接收与发送电极组113电容耦合的信号，并以电容耦合方式将信号传递至接收电极114。这些电极也形成在FPC基板上并贴附在圆形筒体112的外侧周面上。而且还可以略去接地电极119。

如果采用这种构成，当相对于半圆形筒体111的圆形筒体112沿图10(A)中的箭头方向转动时，用检测伴随着该转动位移的、发送电极组113和耦合电极118间的电容耦合的接收信号的方式，便可以测定出圆形筒体112相对于半圆形筒体111的转动位移量。对于这种场合，由于发送电极组113分割成八个，并用彼此依次相差45度的相位驱动，所以进行其转动位移量的测定的精度，为耦合电极118之间间隔的八分之一。

图11示出了如图10所示的位移传感器的处理驱动信号用的检测回路120的简化了的一般构成的示意图。该检测回路120包括有输出预定时钟脉冲的振荡器121，和与该时钟脉冲同步的向各个发送电极组113施加彼此相差45度的八相交流信号的脉冲调制回路122。由接收电极114输出的输出信号通过积分器123输入至相位比较器124。相位比较器124将该输入信号的相位与基准相位相比较，由输入信号的相位相对于基准相位的偏差检测出圆形筒体112的转动位移量，并将该检测信号输入至计数回路125。计数回路125根据该输入的检测信号，对振荡器121输出的时钟脉冲进行计数，并将前述转动位移量以数字形式显示在显示器126上。

对于这种类型的圆筒型位移传感器，如果要获得良好的测定精度，就需要使作为定子的半圆形筒体111和作为转子的圆形筒体112具有良好的同心度精度。即必须要确保定子和转子之间的间隙沿周向方向保持一致。然而，对于小型圆筒型位移传感器，要使定子和转子具有高精度的同心度，在制造上是相当困难的。

若要即使同心度要求比较低，又能具有足够的检测精度，则可沿周向方向配置两组电极，通过将它们的输出平均化，便可以抵消同心度不好所产生的影响。然而这样，为克服同心度问题而必须在周向方向上配置两组电极组，所以将使传感器与外部电气回路之间的连接线数目增多，而使生产效率下降。

本发明的目的就是要克服这些原有的问题，提供一种可用简单的构成确保定子与转子之间的同心度的静电电容式位移测量装置。