专利名称：静电电容式测量装置及其制造方法
技术领域：
本发明是有关静电电容式测量装置及其制造方法，具体地说是有关谋求提高批量生产效率的静电电容式测量装置及其制造方法。
以往，在卡尺等测量装置领域中，为了减少人为读取的差错，公知采用的是有数字显示功能的电子式的卡尺。
这种电子式的测量装置具有作为测量基准的主刻尺主体和能相对于主体自如移动的检测尺，通过将检测尺的移动变位量转换为电信号后，进行数字显示，而作为将移动变位量转换为电信号的方法，公知的是利用静电电容量变化的静电电容式方法。
对静电电容式卡尺而言，其在主刻尺的表面上排列着多个相同隔一定的间距的电极，检测尺上设置能与主刻尺的各电极静电结合的电极，检测尺的电极和主刻尺的对应电极构成静电电容，根据随检测尺的相对移动而变化的上述静电电容量，将检测尺的移动变位量变换为电信号。
一般主刻尺和测量装置主体是不制成一体的，而是将其分别做成后再利用粘合剂等，将其粘贴到主体上。
但是，在制作主刻尺中，由于需要经过在绝缘性的玻璃环氧树脂组成的基板上蒸镀金属薄膜工序、将该金属薄膜的需要部分进行适宜的掩蔽的工序、利用腐蚀等手段将金属薄膜上不要的部分去除形成多个电极的工序、形成保护这些电极的绝缘膜的工序等多道工序，因而存在主刻尺批量生产的效率低下的问题。
由此带来的问题是虽然主刻尺以外的部件的生产率提高了，但不能提高装备有该主刻尺的测量装置的批量生产效率。
本发明的目的在于提供产量效率高的静电电容式测定装置及其制造方法。
本发明的静电电容式测量装置，具有作为测量基准的主刻尺和带有主刻尺的主体以及能相对于主体自如移动地设置的检测尺，通过检测上述检测尺相对于主体的移动变位量来进行测定的静电电容式测量装置，其特征在于上述刻尺是包含有用导电性油墨沿上述检测尺的移动方向按所定间距所印刷的多个电极构成的。
这里，上述的多个电极可以直接在上述主体上印刷，也可以印刷到粘贴在上述主体上的由绝缘薄膜所构成的基底单面上。当将多个电极直接印刷到主体上时，可以由绝缘材料形成主体，并且用由绝缘材料组成的复盖层复盖多个电极。
上述主刻尺也可以利用设置在印刷有上述多个电极的上述基底面上的绝缘性粘接层，粘贴到上述主体上。此时，上述主体最好是由绝缘材料，特别是由工程塑料(例如聚丁烯对苯二甲酯系的树脂等的合成树脂为母体，并在该母体中充填钛酸钾等无机物)形成。而基底以具有柔软性的薄膜构成为好。
上述基底可以用透明的材料做成，同时在上述基底的一面和印刷了电极的电极层之间，还可以形成印刷花纹的装饰印刷层。
而且将上述主体设置成使上述检测尺可以向带有测量量爪的主尺的长度方向进行直线移动而且滑动尺上具有和上述测量量爪相对应的测量量爪的游标卡尺。
本发明的静电电容式测量装置的制造方法是有关对具有作为测量基准的主刻尺和带有主刻尺的主体，相对于该主体自如移动地设置的检测尺，并通过检测上述检测尺相对主体的移动变位量进行测量的静电电容式测量装置的制造方法，其特征在于，在由绝缘薄膜组成的基底的一个侧面上，用导电油墨按所定间距间隔印刷多个电极，而形成上述主刻尺，再将主刻尺贴粘到上述主体上。
当把主刻尺粘贴到主体上时，事先在上述基底上要印刷电极的面上形成粘合层，通过该粘合层将主刻尺粘贴到上述主体上。
另外在用透明材料形成上述基底的同时，也可以在该基底的表面上印刷文字或图案而形成装饰印刷层再在该装饰印刷层上，印刷上述的多个电极。进而利用绝缘性材料的喷射成形来形成上述主体。
对于这样的发明，由于包含有在主体上利用导电性油墨印刷的多个电极而构成的主刻尺，其与利用腐蚀而构成电极的已有主刻尺相比，主刻尺可以简单而且容易地完成，此时通过在绝缘体薄膜构成的基底的一个面上印刷电极，就能进行主刻尺的制作，由于易于进行相同而大量的制作，所以可以提高静电电容式测量装置的产量效率。
而当将主刻尺粘贴到主体上时，如果事先在印刷了基底电极的面上涂覆粘合剂而形成粘合层的话，除了利用该粘合层能很容易地进行将主刻尺粘贴到主体上的操作之外，还不必再形成用于将各电极相互之间进行绝缘的绝缘膜，进而，如果基底采用具有柔软性的薄膜则很容易将主刻度符合主体的形状进行粘贴。
基底用透明材料形成，同时如果在该基底材料和电极层之间形成装饰印刷层，则可以透过基底来观察装饰印刷层上所印刷的文字，图案等。
作为主体材料的绝缘性材料，特别是如果采用能喷射模塑成形的工程塑料，主体同样也容易进行大量生产，再加上主体本身已是绝缘体，所以不必在主体和主刻尺之间进行设置绝缘层等绝缘处理，就能确保主刻尺上各电极之间的绝缘性。
所以可以极大地提高静电电容式测量装置的批量生产效率。
图1是有关本发明第1实施例的卡尺整体的主视2所示的是同一实施例中主刻尺的放大平面3所示的是同一实施例中主刻尺的放大剖面4所示的是同一实施例的静电电容式编码器5是同一实施例的变形例的平面6是有关本发明第2实施例的卡尺整体的主视7所示的是同一实施例的主刻尺的放大剖面图。
以下将根据
本发明的实施例。图1-图4所示的是本发明的第1实施例，第1实施例是适用于有关本发明静电电容式测量装置的卡尺。同普通卡尺一样，如图1所示，其具有在图中左右方向上形成细长主体的主尺1和沿该主尺1的长度方向构成能移动地设置的作为检测尺的游标10。
上述主尺1是将具有电气绝缘性能的工程塑料喷射模塑成形而制成的。这里所使用的工程塑料是以聚丁烯对苯二甲酯系(以下简称PBT)树脂等合成树脂为母体，在该母体中充填了钛酸钾等无机物，其刚性以及耐磨损性高而且可以比金属轻。所以主尺的重量可以是已有金属制品的大约1/5。
图中主尺1的左侧端部分别成一体地形成了向上方延伸的测量内侧用的量瓜2和向下方延伸的测量外侧用的量爪3。而在主尺1的表面上，在其长度方向的几乎全长上粘贴了主刻尺20。在主刻尺20上，按所定间隔排列有构成静电电容式编码器40的多个电极21(栅形电极)。
上述游标10是用和上述主尺1相同的材料(工程塑料)、并用相同方法(注射模塑成形)进行制作的。图中游标10的左侧端部上，成一体地形成有与主尺的测量内侧用的量爪2以及测量外侧用的量爪3分别相对的测量内侧用的量爪12以及测量外侧用的量爪13。而在游标10的表面侧所形成的密闭空间中，收纳有数字显示游标10的移动变位量的数字显示器14、电源中断开关15以及兼用作闭合开关的置零开关16等。
图2及图3中所示的是粘贴在上述主尺1上的主刻尺20的放大图。主刻尺20是在带状的基底22的表面上印刷了电极21而构成的。该主刻尺20的构造已成为由多层组成的多层构造，在基底22的表面上，从图3中的上方开始，顺序设置有装饰印刷层23、电极层24，以及粘接层25。
上述基底22是用具有柔软性的薄(约0.125mm厚)聚酯制的透明薄膜按所定形状裁剪而成的。
上述装饰印刷层23是直接印刷到基底22表面上的油墨层，其形成大约0.125mm厚度。装饰印刷层23中，可以印刷文字条纹图案26等。由于基底22是透明的，因此可以从基底的反面观察(透视)到所印刷的文字、图案26等。
上述电极层24，是在装饰印刷层23上印刷的导电性油墨(例如，按重量比由碳素石墨30%，聚酯系树脂25%，溶剂45%组成的导电性油墨等)层，并形成大约0.021mm厚度、电极层24上由印刷的导电性油墨形成沿长度方向的多个矩形电极21。电极21具有和基板22的宽度大体相同的长边尺寸和所定的短边尺寸。
上述粘接层25是在电极24上涂覆的粘合剂层，其约长0.16mm厚。作为粘合剂例如可以使用双面胶带。因为该粘合剂要填到电极21之间，在电极层24上没有电极21的部分24A处，粘接层25的厚度应达到装饰印刷层23的表面。
图4中详细表示了上述静电电容式编码器40。该静电电容式编码器40同样是由沿上述主尺1的长度方向按一定间距间隔印刷的上述电极21(栅形电极)和在该电极21之间配设的接地电极(图中省略)，在上述游标10一侧沿主尺1的长度方向按一定间距间隔配布的以8个为1组的，多组发送电极41、沿该发送电极41的列方向以带状形式配布的接收电极42、在形成1组(其它组也相同)的各发送电极41上印加将360°分成8个不同相位信号的发送回路43、接收来自接收电极42的因发送电极41和电极21相对移动的变位量而引起的相位变化信号的接收回路44所构成的。
上述接收回路44的输出，也就是静电电容式编码器40的输出，由计数器45计数后，通过CPU46处理后，由上述数字显示器14进行数字显示。在将上述置零开关16置于
时，可以使计数器45置位。而且根据需要，在经CPU46处理后，通过发送器47向外部处理装置进行有线或无线发送，并在处理的同时，打印输出。
测量时，当从主尺1及游标10的内侧测量用量爪2和12的相接状态移动游标10时，利用静电电容式编码器40可检测游标10的移动量，并在数字显示器14中进行数字显示。因此通过测量内侧用量爪2、12或者测量外侧用量爪3、13与被测物的两侧相接，就可以读出数字显示器14上所显示的数值。
例如，当测量被测物的孔径时，使内侧用测量量爪2、12与该孔相接，在数字显示器14上就可以显示该孔径，所以如果读出数字显示器14的显示值，就可以完成孔径的测量。另一方面，当测量被测物的厚度等时，使测量外侧用量爪3、13与该厚度方向上的两侧间相接触，读出数字显示器14的显示值就行。
对于这种实施例，是通过在大版聚酯片上将多个主刻尺20集中起来进行印刷，并且当在该大版片的印刷面上涂覆粘接剂形成接合层25后，将该大版片剪断，而制成各个主刻尺20。此时在主刻尺20的接合层25的表面上，已事先贴上易于剥离的纸以便在粘贴到主尺1上之前，可以保护接合层25，所以可以可靠地进行主刻尺的装配。
一方面，利用工程塑料喷射模塑成型制作主尺1及游标10。然后在完成的主尺1上，进行粘贴已完成的主刻尺20的作业和在主尺1上安装已完成的游标10的作业，然后进行卡尺各部的调整作业，进而完成卡尺。
如果按第1实施例，在绝缘体薄膜的大版片上通过印刷电极21，将多个主刻尺20集中起来进行制作，可以容易地大量地制成相同的主刻尺，因此可以提高主刻尺20的产量效率。而且主尺1及游标10是用喷射模塑成型的工程塑料制成的，因此也可以提高主尺1和游标10的产量效率。
当将主刻尺20粘贴到主尺1上是由于事先在印刷电极21的基底22的面上涂覆粘合剂后，已形成接合层25，因此利用接合层25可以很容易地进行把主刻尺20贴到主体1上的作业，而且由于各电极21已相互绝缘，因此可不要绝缘膜。而且基底22采用的是具有柔软性的薄膜，因而很容易将主刻尺沿主尺1的形状进行粘贴。
另外，基底22是由透明材料作成的，并且在该基底22和电极层24之间，形成了印刷装饰层23，因此可以透过基底22来观察装饰印刷层23上所印刷的文字、图案26等。
而由于采用工程塑料制的主尺1及游标10，使主尺1已成为绝缘体，因此在主尺1和主刻尺20之间可以不必施行在主尺1和主刻尺20之间设置绝缘层等的绝缘处理，就能确保主尺1上所贴粘的主刻尺20的各电极21间的绝缘性，与主刻尺20上所设的接合层25相辅相成，确实地提高了各电极21间的绝缘性，因而可提高其可靠性。
另外，由于电极21是印刷的，以及主尺1和游标10是用工程塑料制造的，因而提高了各零部件的产量效率，而且利用接合层25简化了主刻尺20的粘贴作业，从而可以极大地提高静电电容式卡尺的产量效率，而且易于大量生产，所以可以降低成本。再加上主尺1是用工程塑料制造的，与以往的金属制品相比重量极轻，因而可以提高操作性和使用性。
另外，用上述第1实施例对适用于利用作为检测尺的游标10沿主尺1作直线移动来测量内径尺寸、长度尺寸等直线距离的卡尺做了说明。但并不只限与此，也可以适用于利用检测尺和主刻尺的相对旋转移动来测量转角的回转式编码器等测量回转角的装置。例如，在适用于回转角测量装置的情况下，主刻尺如图5所示，也可采用在合成树脂制的薄膜构成的圆形基底32上按所定的回转角间距印刷多个电极31。第2实施例如图6及图7所示。在说明这些图时，对于和第1实施例相同的构成部件，使用相同的符号，并省略或简化对它们的说明。
第2实施例也是适用于卡尺的例子，该卡尺如图6所示，其具有由电绝缘性材料构成且作为主体的主尺1和沿该主尺1的长度方向能移动地设置的由电气绝缘材料构成的作为检测尺的游标10。
在上述主尺1上，在其表面侧上按所定间距的间隔，沿上述游标10的移动方向，通过导电性油墨印刷而直接构成上述静电电容式编码器40的电极(栅形电极)21。本实施例的主刻尺20是由主尺1上所包含的直接印刷的电极(栅形电极)21构成的。电极(栅形电极)21的表面，如图7所示覆盖有例如聚合薄膜等绝缘涂复层27。
而主尺1及游标10的材料可以用如第1实施例所述的填充了无机物的PBT系树脂等工程塑料，也可以用以环氧树脂为母体且在该母体中充填多种炭素纤维所构成的具有电气绝缘性的炭素纤维强化塑料(CFRP)来形成。炭素纤维(CF)可以是沥青系也可以是PAN系的，而且是纺丝状，此外有96%(重量)的炭素纤维是和主尺1的长度方向具有同等长度的长纤维，而其余的4%(重量)的炭素纤维可以和形成主尺1的宽度方向具有相等长度的短纤维。炭素纤维可以通过把平编织长纤维和短纤维相互垂直配置的薄片进行层压而构成。
因此，按照第2实施例，是在具有绝缘性的主尺1上直接印刷电极21而形成主刻尺20的，因此可以简便而容易地作成主刻尺20。而且与第1实施例相比，也不需要把主刻尺20粘贴到主尺1上的作业，因而可以减少工时。另外，电极21的表面是用聚合薄膜等组成的绝缘覆盖层27包覆，除了不伤电极21之外，还可以提高各电极之间的绝缘性，因而可以提高它的可靠性。
以上举例说明了本发明的最佳实施例，然而本发明并不受上述各实施例的限制，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行各种改良以及设计上的变更。
例如，对上述实施例1，在基底22的一面上印刷电极21，再将该印刷面粘贴到主尺1上，而在此则是把和基底22的印刷面相反的一面粘贴到主尺1上。这样，主尺1可以不用电气绝缘材料。在这种情况下，印刷了电极21的一面由于露在外面，所以只要将该面用绝缘覆盖层27进行包覆就可以。
对于构成主尺1及游标10的材料，并不限于在PBT系树脂中填充了无机物的工程塑料，还可以是尼龙系树脂等刚性树脂为母体，在该母体中充填了玻璃纤维等纤维强化塑料，进而母体及填充材料也可以采用其他的树脂及纤维。例如，母体也可以采用ABS树脂、耐摩损性强的julacon(聚缩醛树脂)等。充填材料也可以采用玻璃纤维kebra(商品名)等单一种类的纤维，或这些纤维的复合纤维。
而有关印刷电极21的导电性油墨，也并不限于上述实施例中的碳素石墨及聚酯系树脂所构成的成分，也可以是碳素膏或银膏等。
另外主刻尺20的基底22，不限于聚酯制的，トリァセテ一ト、聚苯乙烯等其他的合成树脂制的也可以。
另外，本发明并不限于卡尺，在高度规等测量装置以及钻床等工作机械的进给量显示装置中，也是适用的。对于细长的主刻尺，也可将其贴在柔性金属或合成树脂制成的带上，再做成卷曲状的数字显示式卷尺来使用。
本发明能够提高产量效率并且易于大量生产，因此可以降低成本。
权利要求
1.一种具有作为测量基准的主刻尺和带有该主刻尺的主体，以及相对于该主体移动自如地设置的检测尺，并通过检测上述检测尺相对于主体的移动变位量，进行测量的静电电容式测量装置，其特征在于，上述主刻尺是由包含在上述主体上且用导电油墨沿上述检测尺移动的方向按所定间距间隔印刷的多个电极所构成的。
2.根据权利要求1所述的静电电容式测量装置，其特征是将上述多个在绝缘薄膜构成的基底的一面上印刷的电极粘贴在上述主体上。
3.根据权利要求1或2所述的静电电容式测量装置，其特征是，将印刷了上述多个电极的上述基底面上所设置的绝缘性接合层粘贴到上述主体上。
4.根据权利要求3所述的静电电容式测量装置，其特征是上述基底是由透明材料做成的，在印刷了上述电极的上述基底面和电极层之间，形成印刷有文字或图案的装饰印刷层。
5.根据权利要求2-4所述静电电容式测量装置，其特征是，上述基底是由柔软性薄膜形成的。
6.根据权利要求1-5所述的静电电容或测量装置，其特征是上述主体是由绝缘材料做成的。
7.根据权利要求1-5所述的静电电容式测量装置，其特征是上述主体是由工程塑料做成的。
8.根据权利要求1所述的静电电容式测量装置，其特征是上述主体是由绝缘材料做成的，同时上述多个电极用绝缘材料组成的包覆层覆盖。
9.根据权利要求1-8所述的静电电容式测量装置，其特征是上述主体做成具有测量量爪的主尺，上述检测尺设置成在上述主尺的长度方向能直线移动，并且具有和上述测量量爪相对应的测量量爪的游标。
10.具有测量基准的主刻尺和带有该主刻尺的主体，以及相对于该主体移动自如地设置的检测尺，并通过检测出上述检测尺相对于本体的移动变位量，进行测量的静电电容式测量装置的制造方法，其特征在于通过按所定间距间隔在由绝缘体薄膜组成的基底的一个面上，用导电性油墨印刷多个电极，而做成上述主刻尺，再将该主刻尺粘贴到上述主体上。
11.根据权利要求10所述静电电容式测量装置的制造方法，其特征是，预先在印刷了上述电极的上述基底的一个面上形成接合层，并通过该接合层将上述主刻尺粘贴到上述主体上。
12.根据权利要求10或11所述的静电电容式测量装置的制造方法，其特征是用透明材料做成上述基底，并在该基底材上形成印刷了文字或图案的装饰印刷层，再在该装饰印刷层上印刷多个电极。
13.根据权利要求10-12所述的静电电容式测量装置的制造方法，其特征是，利用绝缘材料的喷射模塑成形来形成上述主体。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种产量效率良好的静电电容式测量装置及其制造方法，在根据静电电容量的变化检测游标10相对于具有作为测量基准的主刻尺20的主尺1的移动变位量进行测量的静电电容式卡尺中，按所定间距间隔，在绝缘薄膜制的基底22的表面上，用导电性油墨印刷多个电极来制作主刻尺，再将主刻尺粘贴到利用工程塑料喷射模塑成型而形成的主尺1上，由此可以容易地大量制作相同的上述产品。
文档编号G01D5/241GK1098501SQ9410694
公开日1995年2月8日 申请日期1994年4月26日 优先权日1993年4月26日
发明者小泉博, 白井俊之, 铃木民雄 申请人:株式会社三丰