靜電電容式位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及靜電電容式位移傳感器，其具有一對固定電極和與該一對固定電極相對的可動(dòng)電極。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，這種位移傳感器在圓柱狀的可動(dòng)電極外側(cè)對向地配置有一對半圓筒狀的固定電極，測量與可動(dòng)電極連結(jié)的閥體的位移(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。在專利文獻(xiàn)I記載的內(nèi)容中，通過可動(dòng)電極向軸線方向移動(dòng)，使得在一對固定電極之間的靜電電容量變化，從而根據(jù)該靜電電容量的變化測量閥體的位移。
[0003]另外，在專利文獻(xiàn)I中記載的內(nèi)容中，在可動(dòng)電極和固定電極之間導(dǎo)入介電流體，并且在介電流體的流通部分相對地配置一對補(bǔ)償電極。而且，測量在一對補(bǔ)償電極之間的靜電電容量，從而補(bǔ)償因介電流體的介電常數(shù)的變化所導(dǎo)致的位移測量誤差。
[0004]而且，在專利文獻(xiàn)I中記載的內(nèi)容中，在電絕緣的狀態(tài)下由金屬制成的靜電屏蔽部件覆蓋可動(dòng)電極和固定電極，靜電屏蔽部件電氣接地。因此，即使使用者觸摸傳感器主體(包括傳感器的閥裝置主體)，也可以防止一對固定電極之間的靜電電容量的不穩(wěn)定。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:W02012/090583A1

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009]但是，在專利文獻(xiàn)I中記載的內(nèi)容中，需要在圓柱狀的可動(dòng)電極外側(cè)相對地配置一對半圓筒狀的固定電極。但是，將一對半圓筒狀的固定電極以預(yù)定間隔相對地正確配置并不容易。
[0010]而且，在專利文獻(xiàn)I中記載的內(nèi)容中，在電絕緣的狀態(tài)下由靜電屏蔽部件覆蓋可動(dòng)電極和固定電極。因此，需要通過配線或引腳等將固定電極和補(bǔ)償電極引出到靜電屏蔽部件的外側(cè)。因此，引出固定電極和補(bǔ)償電極的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性是不可避免的。
[0011]本發(fā)明鑒于上述實(shí)際情況而做出，其主要目的在于:在具有靜電屏蔽部件的靜電電容式位移傳感器中，容易地以預(yù)定間隔正確地配置一對固定電極并且向靜電屏蔽部件的外側(cè)引出電極。
[0012]解決問題所需手段
[0013]本發(fā)明采用以下手段解決上述問題。
[0014]第一手段，一種靜電電容式位移傳感器，包括:棒狀部件，具有由絕緣材料形成的外表面部；筒狀部件，所述棒狀部件的從長度方向的一端起始的預(yù)定范圍被插入到所述筒狀部件的內(nèi)部，并且隨著測量對象的位移，所述筒狀部件在所述長度方向移動(dòng)；一對固定電極，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，并且隔著所述棒狀部件相對；一體連接的可動(dòng)電極，在與所述固定電極和所述測量對象絕緣的狀態(tài)下設(shè)置在所述筒狀部件上，并且與所述一對固定電極相對；補(bǔ)償電極，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，并且不與所述可動(dòng)電極相對；靜電屏蔽部件，在與所述固定電極、所述可動(dòng)電極和所述補(bǔ)償電極絕緣的狀態(tài)下，覆蓋所述固定電極、所述可動(dòng)電極和所述補(bǔ)償電極，并且所述靜電屏蔽部件接地；固定電極端子，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，并且與各個(gè)所述固定電極分別連接，在與所述靜電屏蔽部件絕緣的狀態(tài)下向所述長度方向延伸至所述靜電屏蔽部件的外部；以及補(bǔ)償電極端子，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，并且與所述補(bǔ)償電極連接，在與所述靜電屏蔽部件絕緣的狀態(tài)下向所述長度方向延伸至所述靜電屏蔽部件的外部。
[0015]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與一對固定電極相對的一體連接的可動(dòng)電極在與固定電極和測量對象絕緣的狀態(tài)下被設(shè)置在筒狀部件上。因此，各固定電極與相對的可動(dòng)電極之間分別形成電容，這些電容通過一體連接的可動(dòng)電極形成串聯(lián)連接的合成電容。而且，當(dāng)筒狀部件隨著測量對象的位移在棒狀部件的長度方向移動(dòng)時(shí)，由于固定電極和可動(dòng)電極的相對部分的面積變化，因此合成電容的靜電電容量變化。因此，可以根據(jù)合成電容的靜電電容量變化，也就是一對固定電極之間的靜電電容量的變化，來測量測量對象的位移。
[0016]而且，除一對固定電極之外，還在棒狀部件的外表面部上呈薄膜狀形成不與可動(dòng)電極相對的補(bǔ)償電極。因此，通過測量將補(bǔ)償電極作為一方的電極所形成的補(bǔ)償電容的靜電電容量，可以補(bǔ)償由于固定電極和可動(dòng)電極之間的介電常數(shù)的變化導(dǎo)致的位移測量誤差。
[0017]這里，隔著棒狀部件相對的一對固定電極薄膜狀地形成在由絕緣材料形成的棒狀部件的外表面部上。因此，無需配置作為不同部件形成的一對固定電極，可以形成一對固定電極作為一個(gè)棒狀部件的外表面部上的薄膜狀圖案。因此，一對固定電極的間隔由棒狀部件的尺寸限定，從而可以以預(yù)定間隔正確地配置一對固定電極。
[0018]另外，靜電屏蔽部件在與固定電極、可動(dòng)電極和補(bǔ)償電極絕緣的狀態(tài)下覆蓋這些電極。由于靜電屏蔽部件接地，因此即使使用者接觸傳感器主體(包括傳感器的裝置主體)，也可以抑制在一對固定電極之間的靜電電容量的不穩(wěn)定。
[0019]這里，分別在棒狀部件的外表面部上薄膜狀地形成固定電極端子和補(bǔ)償電極端子，固定電極端子和補(bǔ)償電極端子分別與各固定電極和補(bǔ)償電極連接并在與靜電屏蔽部件絕緣的狀態(tài)下向棒狀部件的長度方向延伸至靜電屏蔽部件的外部。因此，只通過將固定電極和補(bǔ)償電極以及固定電極端子和補(bǔ)償電極端子形成為薄膜狀圖案，就可以向靜電屏蔽部件的外側(cè)分別引出固定電極和補(bǔ)償電極。因此，可以使得易于向靜電屏蔽部件的外側(cè)引出電極。
[0020]在第二手段中，所述靜電屏蔽部件具有突出部，所述突出部朝向所述補(bǔ)償電極突出至靠近所述補(bǔ)償電極的位置。
[0021]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于靜電屏蔽部件的突出部與補(bǔ)償電極靠近，因此可以由補(bǔ)償電極和突出部形成靜電電容量比較大的補(bǔ)償電容。因此，可以將靜電屏蔽部件用作補(bǔ)償電容的一方的電極，并且可以提高補(bǔ)償電容的精度。而且，可以在狹小的空間中形成補(bǔ)償電容。
[0022]在第三手段中，還包括內(nèi)部形成有流體室的傳感器主體，所述流體室儲(chǔ)存與所述固定電極、所述可動(dòng)電極、所述補(bǔ)償電極和所述突出部接觸的介電流體，在所述靜電屏蔽部件中形成有:在所述長度方向中所述補(bǔ)償電極的兩側(cè)，將所述補(bǔ)償電極與所述突出部之間的空間和所述流體室中的所述靜電屏蔽部件的外側(cè)空間連通的連通孔。
[0023]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在傳感器主體的內(nèi)部形成儲(chǔ)存介電流體的流體室，固定電極、可動(dòng)電極、補(bǔ)償電極和靜電屏蔽部件的突出部與介電流體接觸。因此，可以增大由固定電極與可動(dòng)電極形成的電容的靜電電容量和由補(bǔ)償電極與突出部形成的補(bǔ)償電容的靜電電容量。
[0024]這里，通過在靜電屏蔽部件上形成的連通孔，在棒狀部件的長度方向上補(bǔ)償電極的兩側(cè)，將補(bǔ)償電極和突出部之間的空間與流體室中的靜電屏蔽部件的外側(cè)空間連通。因此，可以促進(jìn)在互相靠近的補(bǔ)償電極和突出部之間的空間中的介電流體的流通，并可以使在補(bǔ)償電極和突出部之間的空間中的介電流體的狀態(tài)與在流體室的其他部分中的介電流體的狀態(tài)接近。因此，可以將由介電流體的狀態(tài)變化(例如溫度變化或液質(zhì)變化而導(dǎo)致的介電常數(shù)的變化)靈敏地反映成補(bǔ)償電容的靜電電容量的變化，并且可以提高位移測量誤差的補(bǔ)償精度。
[0025]在第四手段中，在所述長度方向中所述棒狀部件的所述預(yù)定范圍的相反側(cè)的端部，被絕緣材料沿所述外表面部的外周呈環(huán)狀地密封。
[0026]在介電流體與固定電極和補(bǔ)償電極接觸時(shí)，為了不使介電流體泄漏至外部需要進(jìn)行密封，并且需要將固定電極和補(bǔ)償電極向靜電屏蔽部件的外側(cè)引出。
[0027]對于這一點(diǎn)，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在棒狀部件的長度方向中棒狀部件的預(yù)定范圍的相反側(cè)的端部被絕緣材料沿外表面部的外周呈環(huán)狀地密封。而且，如上所述，在棒狀部件的外表面部上薄膜狀地形成分別與固定電極和補(bǔ)償電極連接的固定電極端子和補(bǔ)償電極端子。因此，幾乎可以忽略固定電極端子和補(bǔ)償電極端子的厚度，從而可以容易地沿外周密封棒狀部件的外表面部。
[0028]在第五手段中，所述靜電屏蔽部件沿所述長度方向延伸，并且露出至所述傳感器主體的開口部，在所述長度方向中所述棒狀部件的所述預(yù)定范圍的相反側(cè)的端部、和所述靜電屏蔽部件之間，被絕緣材料密封。
[0029]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，靜電屏蔽部件沿棒狀部件的長度方向延伸并露出至傳感器主體的開口部，因此可以容易地將形成補(bǔ)償電容的一方的電極的靜電屏蔽部件的突出部與外部電路連接。而且，在棒狀部件的長度方向中棒狀部件的預(yù)定范圍的相反側(cè)的端部和靜電屏蔽部件之間被絕緣材料密封。因此，可以確保固定電極端子和補(bǔ)償電極端子與靜電屏蔽部件絕緣，并且可以進(jìn)行密封以使得介電流體不泄漏至外部。
[0030]在第六手段中，所述棒狀部件全部由絕緣材料形成。
[0031]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于棒狀部件全部由絕緣材料形成，因此可以容易地將棒狀部件的外表面部作為絕緣材料，從而可以容易地制造棒狀部件。
[0032]在第七手段中，所述筒狀部件全部由導(dǎo)電材料形成。
[0033]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于筒狀部件全部由導(dǎo)電材料形成，因此可以將筒狀部件本身作為可動(dòng)電極發(fā)揮作用，從而可以容易地使可動(dòng)電極成為一體連接的結(jié)構(gòu)。結(jié)果，可以使得可動(dòng)電極的制造容易
[0034]在第八手段中，所述固定電極端子和所述補(bǔ)償電極端子配置為在所述長度方向延伸并且互相靠近，所述固定電極和所述補(bǔ)償電極向所述外表面部的圓周方向延伸。
[0035]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，將固定電極端子和補(bǔ)償電極端子配置為在棒狀部件的長度方向延伸并且互相靠近。因此，可以使電極端子集中，并且可以容易地將各電極端子與外部電路連接。
[0036]另外，固定電極和補(bǔ)償電極向棒狀部件的外表面部的圓周方向延伸。因此，可以使端子集中并有效配置電極，還可以確保電極的面積。因此可以提高測量對象的位移測量精度。
[0037]在第九手段中，在所述長度方向中所述棒狀部件的所述預(yù)定范圍的一側(cè)的端部上，設(shè)置有露出所述外表面部的露出部。
[0038]當(dāng)筒狀部件隨著測量對象的位移在棒狀部件的長度方向移動(dòng)時(shí)，如果筒狀部件相對于棒狀部件傾斜，則相對的固定電極和可動(dòng)電極可能接觸。在這種情況下，特別是在棒狀部件的端部和筒狀部件的端部，固定電極與筒狀部件容易最開始進(jìn)行接觸。
[0039]對于這一點(diǎn)，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在棒狀部件的長度方向中棒狀部件的預(yù)定范圍側(cè)的端部安裝有露出部，該露出部露出由絕緣材料形成的外表面部。因此，即使棒狀部件的端部與筒狀部件接觸，也可以防止固定電極與可動(dòng)電極接觸。
[0040]而且，由于固定電極薄膜狀地形成在棒狀部件的外表面部上，因此在棒狀部件的端部不設(shè)置形成固定電極的圖案、或者在棒狀部件的端部形成固定電極的圖案之后去除端部的圖案，可以容易地形成露出部。
[0041 ] 在第十手段中，所述補(bǔ)償電極是第一補(bǔ)償電極，所述補(bǔ)償電極端子是第一補(bǔ)償電極端子，所述靜電電容式位移傳感器還包括:第二補(bǔ)償電極，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，所述第二補(bǔ)償電極大于所述第一補(bǔ)償電極，并且不與所述可動(dòng)電極相對；第二補(bǔ)償電極端子，薄膜狀地形成在所述棒狀部件的所述外表面部上，所述第二補(bǔ)償電極端子與所述第二補(bǔ)償電極連接，并且在與所述靜電屏蔽部件絕緣的狀態(tài)下向所述長度方向延伸至所述靜電屏蔽部件的外部；測量電路，測量2個(gè)電極之間的靜電電容量；切換電路，切換第一狀態(tài)、第二狀態(tài)和第三狀態(tài)，其中，在所述第一狀態(tài)中，所述第一補(bǔ)償電極端子和所述靜電屏蔽部件與所述測量電路連接；在所述第二狀態(tài)中，所述第二補(bǔ)償電極端子和所述靜電屏蔽部件與所述測量電路連接；以及在所述第三狀態(tài)中，與各個(gè)所述固定電極分別連接的所述固定電極端子與所述測量電路連接；以及計(jì)算部，在所述第一狀態(tài)、所述第二狀態(tài)和所述第三狀態(tài)中，通過所述測量電路分別測量第一靜電電容量、第二靜電電容量和第三靜電電容量，所述計(jì)算部根據(jù)所述第一靜電電容量