DE3617335C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Encoder vom Drehkondensatortyp der im Oberbegriff der Ansprüche 1, 2, 5 und 6 angegebenen Art.

Es sind verschiedene Meßanordnungen zum Feststellen einer Verschiebung bekannt, die von einem Encoder Gebrauch ma­ chen. Eine solche Verschiebungsmeßanordnung weist eine Son­ de auf, die sich auf der Grundplatte der Anordnung bewegt, um in Kontakt mit einem zu messenden Objekt zu gelangen. Sie mißt das Ausmaß der Bewegung der Sonde und zeigt den Wert digital an. Es besteht Bedarf nach einem Encoder vom Drehkondensatortyp, welcher kleinere Abmessungen aufweist, und leichter ausgebildet ist, um die Tragbarkeit und die Bedienbarkeit zu verbessern. Ein bekannter Encoder vom Drehkondensatortyp, welcher eine auf einer Welle angeordne­ te Drehscheibe mit Elektroden auf ihrer Oberfläche und eine fest angeordnete Platte mit einer Sende- und Ausgangselek­ trode aufweist, hat den Nachteil, daß zwischen der Sende- und der Ausgangselektrode störende Interferenzen der elek­ trostatischen Kapazitäten auftreten können. Um solche Ein­ flüsse der Interferenzen zu beseitigen, und um die Verklei­ nerung eines Encoders in radialer Richtung der Drehbewegung zu ermöglichen, wurde ein Encoder vorgeschlagen, wie er von dem gleichen Erfinder Kouji Sasaki am 29. 10. 1984 als japa­ nische Patentanmeldung Nr. 2 28 785-1984 angemeldet wurde.

Ein Encoder der eingangs genannten Art ist aus der US 42 38 781 bekannt. Dieser bekannte Encoder ist deshalb von Nachteil, weil er aufgrund seiner Konstruktion ausladende Abmessungen aufweist und daher nicht in der erforderlichen Weise miniaturisiert werden kann. Dieser Nachteil trifft auch auf den aus der GB-A-21 33 889 bekannten Encoder zu, der darüber hinaus nicht gewährleistet, daß die Verstellung der Drehscheibe stets präzise ermittelt werden kann, näm­ lich ungeachtet von einer Exzentrizität der Drehscheibe, ungeachtet von Schwankungen der Drehscheibe sowie ungeach­ tet eines Versatzes zwischen den einzelnen Scheiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Encoder der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einfachen Mitteln in kompakter Bauform realisiert wer­ den kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk­ male der Ansprüche 1, 2, 5 und 6. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden der Stand der Technik und die Erfindung beispielhaft anhand von Figuren weiter beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Ansicht einer ersten Ausbildung eines Encoders vom Drehkondensator- Typ;

Fig. 2 erläutert die Anordnung der Elektroden des En­ coders gemäß Fig. 1;

Fig. 3 veranschaulicht eine Meßanordnung, welche von dem Encoder gemäß Fig. 1 Gebrauch macht;

Fig. 4 zeigt schematisch eine zweite Ausbildung eines Encoders vom Drehkondensator-Typ;

Fig. 5 veranschaulicht die Elektrodenanordnung des En­ coders gemäß Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine Ansicht einer dritten Ausbildung eines Encoders vom Drehkondensator-Typ;

Fig. 7 veranschaulicht die Anordnung der Elektroden des Encoders gemäß Fig. 6;

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen jeweils eine Ansicht eines Encoders nach dem Stand der Technik, und

Fig. 10 und Fig. 11 zeigen jeweils eine Ansicht eines weiteren Encoders nach dem Stand der Technik.

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird zunächst auf die Fig. 8 und 9 Bezug genommen, welche ein Beispiel eines herkömmlichen Encoders vom Drehkondensator-Typ zeigen.

Dieser Encoder weist eine Drehscheibe 10, welche über eine Welle 10a auf einer Grundplatte (nicht dargestellt) drehbar an­ geordnet ist, und eine fest angeordnete Platte 12 auf, welche in der Weise an der Grundplatte angeordnet ist, daß sie der Drehscheibe 10 gegenüberliegt. Die Welle 10a dreht sich in Übereinstimmung mit der Bewegung einer Sonde. Der Encoder er­ mittelt die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 in bezug auf die fest angeordnete Scheibe 12.

Zu diesem Zweck ist die fest angeordnete Platte 12 mit einer Vielzahl von Elektrodenelementen 14a versehen, die ringförmig mit gleichmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung auf ihrer Oberfläche angeordnet sind. Diese Elektrodenelemente 14a bilden eine Sendeelektrode 14. An jede der Elektrodenelemente 14a wird eine Wechselspannung mit einer Sinus- oder Rechteckwellenform angelegt, die eine vorbestimmte Phasendifferenz aufweist, in dem hier vorliegenden Beispiel 45°, und die von einer Spannungs­ versorgung 16 stammt. In dem hier vorliegenden Beispiel werden Wechselspannungen mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 45° an die betreffenden Elektrodenelemente angelegt, wobei meh­ rere Elektrodengruppen 100 gebildet werden, die jeweils aus acht Phasen-Elektrodenelementen 14a bestehen.

Auf der Oberfläche der Drehscheibe 10 sind Empfangselektroden 18 der­ selben Anzahl wie bei den Elektrodeneinheiten 100 in der Weise an­ geordnet, daß jede Empfangselektrode 18 einer vorgegebenen Anzahl von aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen 14a gegenüberliegt, die in jeder Elektrodeneinheit 100 enthalten sind.

Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Encoder ist die Empfangs­ elektrode 18 in Umfangsrichtung ausgedehnt angeordnet, so daß sie einer Gruppe von vier nebeneinanderliegenden Elektroden­ elementen gegenüberliegt, nämlich den vier Elektrodenelementen 14a, an welche die Referenzspannung V₁, die Spannungen V₂, V₃ und V₄ angelegt sind, die um 45°, 90° bzw. 135° phasenverschoben bezüglich der Referenzspannung V₁ sind.

Eine Masseelektrode 20 ist zwischen jeweils zwei nebeneinander­ liegenden Empfangselektroden 18 auf der Oberfläche der Dreh­ scheibe 10 angeordnet, um den störenden Einfluß der Interferenz der elektrostatischen Kapazitäten von den Empfangselektroden 18 und ähnlichem auszuschalten.

Bei einem Encoder mit dem oben beschriebenen Aufbau löst eine Drehung der Drehscheibe 10 eine Relativbewegung der Sendeelek­ trode 14 und der Empfangselektroden 18 aus, wobei bekanntlich ein entsprechend der Drehverschiebung der Drehscheibe 10 perio­ disch wechselndes elektrostatisches Kapazitätssignal V₀ von den Empfangselektroden 18 demoduliert wird.

Um die von den Empfangselektroden 18 auf der Drehscheibe 10 erhaltenen Spannungen V₀ auf die Seite der Basisplatte zu bringen, ist eine ringartige Ausgangselektrode 22 auf der Innenseite der Sendeelektrode 14 auf der Oberfläche der fest angeordneten Platte 12 vorhanden. Die Empfangselektrode 18 erstreckt sich in radialer Richtung, so daß sie sowohl der Sendeelektrode 14 und der Ausgangselektrode 22 gegenüberliegt.

Dieser Encoder mit dem oben beschriebenen Aufbau ermöglicht es, daß das von den Empfangselementen 18 erhaltene Kapazitätssignal V₀ durch elektrostatische Kopplung an die Seite der Basisplatte ausgegeben wird, ohne daß die Notwendigkeit für einen mechanischen Kontakt zwischen der Drehscheibe 10 und der fest angeordneten Platte 12 besteht. Dieser Encoder ermöglicht auch eine genaue Messung der Drehverschiebung der Drehscheibe 10.

Der herkömmliche Encoder vom Drehkondensator-Typ ist jedoch hinsichtlich seines Aufbaus deshalb nachteilig, da durch das Vorhandensein nur einer Sendeelektrode 12 und einer Ausgangs­ elektrode 22, die in einer Ringform auf einer fest angeordneten Platte 12 angeordnet sind, die Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß die fest angeordnete Platte 12 verkleinert wird, wenn man die hohe Meßgenauigkeit und Auflösung erhalten will. Daraus folgt, daß es nicht möglich ist, den Encoder hinsichtlich der Ausdehnung der fest angeordneten Platte 12 zu verkleinern.

Wenn sowohl die Sendeelektrode 14 und die Ausgangselektrode 22 auf einer fest angeordneten Platte in dieser Art angeord­ net sind, ist es wahrscheinlich, daß zwischen den beiden Elektroden 14 und 22 ein störender Interferenzeinfluß der elektrostatischen Kapazitäten erzeugt wird. Um diese Pro­ bleme zu unterdrücken ist es notwendig, die Sendeelektrode 14 und die Ausgangselektrode 22 mit einem großen Zwischen­ raum anzuordnen und dazwischen die ringartige Masseelektrode 24 zu setzen. Deshalb ist es für einen herkömmlichen Encoder unvermeidlich, daß die großformatige fest angeordnete Platte 12 mit einer komplizierten Elektrodenanordnung auf der Oberfläche vorhanden ist. Diese großformatige Platte 12 stellt ein Hinder­ nis für die Miniaturisierung des Encoders in radialer Richtung dar.

Ein Encoder vom Drehkondensator-Typ, wie er in der eingangs zitierten japanischen Patentanmeldung offenbart ist, ist in Fig. 10 und 11 gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 8 und 9 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß auf eine eigene Erläuterung verzichtet wird.

Dieser Encoder weist eine Drehscheibe 10, die drehbar über die Welle 10a auf der Basisplatte angeordnet ist, eine erste fest angeordnete Platte 30 und eine zweite fest angeordnete Platte 32 auf.

Fig. 11 zeigt die Oberflächenstruktur sowohl der ersten fest angeordneten Platte 30, der Drehscheibe 10 als auch der zweiten fest angeordneten Platte 32. In Fig. 11 wird die Oberfläche der Dreh­ scheibe 10 in Explosionsdarstellung gezeigt, wobei die der ersten fest angeordneten Platte 30 gegenüberliegende Oberfläche von der der zweiten fest angeordneten Platte 32 gegenüberliegenden Ober­ fläche getrennt ist.

Auf den Oberflächen der ersten fest angeordneten Platte 30 und der Drehscheibe 10 sind die Sendeelektrode 14, die Em­ pfangselektroden 18 und die Masseelektroden 20 ausgebildet.

Auf der Oberfläche der Drehscheibe 10 ist eine Koppelelektrode 34 vorhanden, welche zu der zweiten fest angeordneten Platte 32 hin gerichtet ist und welche elektrisch mit jeder der Empfangselek­ troden 18 verbunden ist, um die von den Empfangselektroden 18 erhaltene Spannung V₀ auf die Seite der Basisplatte zu bringen. Die Koppelelektrode 34 ist auf der Drehscheibe 10 in Umfangs­ richtung ringartig ausgebildet.

Die ringartige Ausgangselektrode 22 ist auf der Oberfläche der zweiten fest angeordneten Platte 32 in der Weise ange­ ordnet, daß sie der Koppelelektrode 34 gegenüberliegt, wobei die Ausgangselektrode 22 das durch elektrostatische Kopplung der Ausgangselektrode 22 und der Koppelelektrode 34 an den Empfangselektroden 18 induzierte elektrostatische Kapazitäts­ signal V₀ ausgibt.

Indem das von der Ausgangselektrode 22 ausgegebene Signal V₀ mit der in einem Erfassungsschaltkreis 39 vorgegebenen Re­ ferenzspannung V₁verglichen wird, wird die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 aufgrund der Phasendifferenz ⌀ ermittelt.

In dem im vorhergehenden beschriebenen Encoder sind die Sende­ elektrode 14, die Empfangselektroden 18, die Koppelelektrode 34 und die Ausgangselektrode 22 auf den Oberflächen der ersten fest angeordneten Platte 30 der Drehscheibe 10 bzw. der zweiten fest angeordneten Platte 32 angeordnet. Folglich ist jede auf den Oberflächen der fest angeordneten Platten 30, 32 und der Drehscheibe 10 ausgebildeten Elektroden frei von Interferenz der elektrostatischen Kapazitäten von jeweils anderen Elektroden. Auf diese Weise können die Elektroden 14, 18, 34 und 22 kleiner gemacht werden, bis zu dem Grad, daß die Erfassungsgenauig­ keit noch aufrechterhalten wird.

Da insbesondere die Interferenz der statischen Kapazitäten der Sendeelektrode 14 und der Ausgangselektrode 20 in diesem Encoder im Unterschied zu dem in den Fig. 8 und 9 beschrie­ benen bekannten Encoder vernachlässigbar ist, kann der Radius der Sendeelektrode 14 viel kleiner gemacht werden, als in dem anderen bekannten Encoder, um dieselbe Erfassungsgenauigkeit zu erhal­ ten. Diese Tatsache ermöglicht es, den Encoder in der radialen Richtung zu verkleinern.

Da dieser Encoder mit der zweiten fest angeordneten Platte 32 versehen ist, wird als Nebeneffekt die Dicke des Encoders in Richtung der Welle 10a im Vergleich zu dem anderen bekannten Encoder vergrößert. Da jedoch der Abstand jeweils zwischen der Drehscheibe 10 und den beiden fest angeordneten Platten 30 und 32 in der Größenordnung von 1/10 mm liegt, ist die zusätz­ liche Dicke in axialer Richtung, die durch den Zusatz der zwei­ ten fest angeordneten Platte 32 entsteht, nahezu vernachlässig­ bar.

Um die Erfassungsauflösung eines derartigen Encoders vom Drehkondensator-Typ zu verbessern, ist es notwendig, die Anzahl der die Sendeelektrode 14 bildenden Elektrodenelemente 14a zu vergrößern, wobei die Fläche und die Abstände zwischen jedem Elektrodenelement 14a auf einem geeigneten Wert gehalten werden.

Deshalb erfordert die Vergrößerung der Erfassungsauflösung in einem herkömmlichen Encoder, bei welchem die Sendeelektrode 14 aus auf einem Ring angeordneten Elektrodenelementen 14a besteht, eine Radiusvergrößerung der Sendeelektrode 14. Mit anderen Worten, der herkömmliche Encoder kann nicht gleich­ zeitig die Forderung nach einer Verkleinerung des Encoders in radialer Richtung und die Forderung nach einer Verbesserung der Auflösung erfüllen. Außerdem ist es bei En­ codern vom Drehkondensator-Typ schwierig, die Drehscheibe 10 und die erste und zweite fest angeordnete Platte 30, 32 zu erzeugen, ohne daß Exzentrizität, Taumelbewegungen, Ver­ satz oder ähnliches auftritt, was der Grund für Meßfehler sein kann.

Bei der folgenden Figurenbeschreibung sind wieder gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 8 bis 11 versehen, so daß hier wiederum auf deren Erläuterung verzichtet werden kann.

In den Fig. 1 und 2 ist eine erste erfindungsgemäße Ausge­ staltung eines Encoders vom Drehkondensator-Typ gezeigt. Das besondere an der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Encoder vom Drehkondensator-Typ verkleinert wird und daß die Erfassungsgenauigkeit verbessert wird, indem die Anordnung der Elektroden auf der Drehscheibe 10 und der ersten und zweiten fest angeordneten Platte 30 und 32 verbessert wird.

Zu diesem Zweck sind eine erste Sendeelektrode 14A und eine zweite Sendeelektrode 14B konzentrisch und auf einem Ring auf der Oberfläche der ersten fest angeordneten Platte 30 eines En­ coders gemäß dem ersten Beispiel angeordnet. Die erste Sende­ elektrode 14A wird durch eine Vielzahl von Elektrodenelementen 14a gebildet, die in einem Ring auf der äußeren Umfangsseite auf der Oberfläche der ersten fest angeordneten Platte 30 in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die zweite Sendeelektrode 14B wird von Elektrodenelementen 14b derselben Anzahl, wie sie die ersten Sendeelektrode 14A aufweist, gebildet, die in einer Ringform auf der inneren Umfangsseite der ersten fest angeordneten Platte 30 in gleich­ mäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind.

In diesem Ausführungsbeispiel bestehen diese ersten und zwei­ ten Sendeelektroden 14A und 14B aus 16 Elektrodenelementen 14a bzw. 14b und jede der auf der äußeren Umfangsseite liegenden Elektrodenelemente 14a und der auf der inneren Umfangsseite liegenden Elektrodenelemente 14b sind in der Weise befestigt, daß sie bezüglich des Mittelpunkts der fest angeordneten Platte 30 axial zueinander ausgerichtet sind.

Eine Wechselspannung mit einer Sinuswelle oder einer Rechteck­ welle, die in dem hier vorliegenden Beispiel eine vorgegebene Phasendifferenz von 45° hat, wird an jede der Elektrodenelemente 14a der ersten Sendeelektrode 14A über eine Spannungsversorgungs­ schaltung 16 angelegt und zwei Elektrodeneinheiten, von welchen jede aus acht Phasen-Elektrodenelementen von 0 bis 315° besteht, werden gebildet.

Ferner wird eine Wechselspannung mit einer Sinuswelle oder einer Rechteckwelle und einer 180° Phasenverschiebung bezüglich der Wechselspannung, die an jede der Elektrodenelemente 14a angelegt ist, an die Elektrodenelemente 14b der zweiten Sendeelektrode 14B über den Spannungsversorgungsschaltkreis 16 angelegt, und auf ähnliche Weise zwei Elektrodeneinheiten gebildet, die jeweils aus acht Phasen-Elektrodenelementen von 0 bis 315° bestehen.

Folglich werden wie in Fig. 2 gezeigt Wechselspannungen mit Phasendifferenzen von 0°, 45°, 90° . . . nacheinander an die erste Sendeelektrode 14A mit dem Elektrodenelement 14a gelegt, welches auf einer durch den Mittelpunkt gehenden Linie A als Ausgangs­ punkt liegt, während Wechselspannungen mit Phasendifferenzen von 0°, 45°, 90°, . . . nacheinander an die zweite Sendeelektrode 14B gelegt werden. Dabei beginnt man beim Elektrodenelement 14b, welches auf einer durch den Mittelpunkt gehenden Linie B liegt, der bezüglich der Linie A unter einem 180° (elektrisch) Phasen­ winkel angeordnet ist.

Auf der äußeren Umfangsseite der Oberfläche der Drehscheibe 10 sind Empfangselektroden 18A in derselben Anzahl wie die Elektrodeneinheiten auf der ersten Sendeelektrode 14A, näm­ lich zwei, angeordnet. Diese beiden Empfangselektroden 18A sind bezüglich des Mittelpunktes der Rotationsbewegung paar­ weise genau gegenüberliegend angeordnet und liegen ferner vier aufeinanderfolgenden, in der ersten Sendeelektrode 14A enthaltenen Elektrodenelementen 14a gegenüber.

Auf der inneren Umfangsseite der Oberfläche der Drehscheibe 10 sind Empfangselektroden 18B mit derselben Anzahl wie die Elek­ trodeneinheiten der zweiten Sendeelektrode 14B, nämlich zwei, vorhanden. Diese beiden Empfangselektroden 18B liegen bezüglich des Mittelpunktes der Drehbewegung paarweise genau gegenüber und sind ferner vier aufeinanderfolgenden, in der zweiten Sende­ elektrode 14B enthaltenen Elektrodenelementen 14b gegenüberlie­ gend angeordnet.

Die ersten und zweiten Empfangselektroden 18A und 18B nehmen Lagen ein, die unter einem 90° (mechanisch) Phasenabstand be­ züglich des Mittelpunktes der Drehbewegung voneinander ent­ fernt sind. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit, gleichpha­ sige Signale von beiden Empfangselektroden 18A und 18B zu er­ halten. Wenn beispielsweise die erste Empfangselektrode 18A vier Elektrodenelementen 14a gegenüberliegt, an welche Wechsel­ spannungen mit Phasen zwischen 0° und 135° angelegt sind, liegt die zweite Empfangselektrode 18B in ähnlicher Weise den vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen 14B der zweiten Sende­ elektrode 14B gegenüber, an welche Wechselspannungen mit Phasen zwischen 0° und 135° angelegt werden, wobei gleichphasige Sig­ nale von den Empfangselektroden 18A und 18B ausgegeben werden.

Die Masseelektrode 20 ist in allen Zwischenräumen zwischen den Elektroden 18 auf der Oberfläche der Drehscheibe 10 ausgebildet, so daß störender Interferenzeinfluß der elektrostatischen Kapazitäten von jeder der Empfangselektroden 18 oder anderen verhindert wird.

Auf diese Weise werden die der Auslenkung der Drehscheibe 10 entsprechenden Spannungen V₀ durch die ersten und zweiten Emp­ fangselektroden 18A und 18B induziert.

Die Koppelelektrode 34 ist auf der Oberfläche der Drehscheibe 10 angeordnet und auf die zweite fest angeordnete Platte 32 gerichtet. Sie ist elektrisch mit den ersten und zweiten Em­ pfangselektroden 18A und 18B verbunden, um die von den ersten und zweiten Empfangselektroden 18A und 18B erhaltenen, gleich­ phasigen Spannungen V₀ zu erhalten.

Die Ausgangselektrode 22 ist auf der Oberfläche der zweiten fest angeordneten Platte 32 in der Weise angeordnet, daß sie der Koppelelektrode 34 gegenüberliegt. Die Ausgangselek­ trode 22 ist elektrostatisch mit der Koppelelektrode 34 ge­ koppelt, so daß sie auf diese Weise das von den ersten und zweiten Empfangselektroden 18A und 18B induzierte Signal aus­ gibt.

Das von der Ausgangselektrode 22 abgegebene Erfassungssignal V₀ wird mit der Referenzspannung V₁ in dem Erfassungsschalt­ kreis 39 verglichen, wobei die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 aufgrund der Phasendifferenz ⌀ festgestellt wird.

Wie oben bereits beschrieben wurde, sind gemäß dieser Ausbil­ dungsform zwei Gruppen von Sendeelektroden, nämlich die ersten und zweiten Sendeelektroden 14A und 14B auf der fest angeord­ neten Platte 30 vorhanden und die mit der Drehverschiebung der Drehscheibe 10 übereinstimmenden Signale V₀ werden über die ersten bzw. zweiten Empfangselektroden 18A und 18B auf der Drehscheibe 10 erhalten. Die Signale V₀ der zwei Empfangselektroden 18A und 18B kommen von der Ausgangselektrode 22 auf der zweiten festangeordneten Platte 32 über die elektrostati­ sche Kopplung der Koppelelektrode 34 und der Ausgangselek­ trode 22, wobei die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 festgestellt wird.

Auf diese Weise kann gemäß dieser Ausbildungsform der Erfin­ dung die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 mit einer Auf­ lösung festgestellt werden, die zweimal höher ist, als die­ jenige eines Ein-System-Encoders, der eine Sendeelektrode 14 und eine Empfangselektrode 18 hat. Dies beruht darauf, daß die der Drehverschiebung der Drehscheibe 10 entsprechen­ den Signale V₀ durch Zwei-System-Sendeelektroden und Empfangselek­ troden 14A und 14B und 18A, 18B erzeugt und die Drehverschie­ bung der Drehscheibe 10 aufgrund des von den Zwei-System-Elektro­ den erzeugten Signals V₀ festgestellt wird.

Um daher dieselbe Genauigkeit wie ein in den Fig. 10 und 11 dargestellter Encoder zu erreichen, der nur eine aus 32 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen bestehende Sendeelektrode 14 aufweist, erfordert ein Encoder gemäß die­ ser Ausbildungsform nur die erste Sendeelektrode 14A und die zweite Sendeelektrode 14B, die aus 16 in einem Ring angeord­ neten Elektrodenelementen bestehen. In diesem Fall sind die Durchmesser der aus 16 in einem Ring angeordneten Elektroden­ elemente bestehenden ersten und zweiten Sendeelektroden 14A und 14B im Vergleich mit dem Durchmesser der aus 32 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen bestehenden Sendeelek­ trode 14 stark verkleinert. Als Folge kann bei gleichbleiben­ der Genauigkeit, nämlich der Auflösung, im Vergleich zu einem herkömmlichen Encoder die Größe des Encoders in seiner Breite, nämlich in radialer Richtung der Drehscheibe 10, be­ trächtlich verkleinert werden, wobei der Encoder selbst in einer miniaturisierten Ausführungsform hergestellt werden kann.

Zusätzlich ist es gemäß dieser Ausführungsform möglich, die Drehverschiebung der Drehscheibe 10 genauestens festzustellen, ohne daß eine Beeinflussung durch Exzentrizität, Taumelbewegungen oder Versatz auftritt, die zwischen den festangeordneten Platten 30, 32 und der Drehscheibe 10 vorhanden sein könnten. Der Grund da­ für ist in dem Zwei-System Sendeelektroden 14A, 14B mit unterschied­ lichen Phasen und Zwei-System Empfangselektroden 18A, 18B zu sehen, die auf der ersten festangeordneten Platte 30 bzw. der Drehschei­ be 10 angeordnet sind. Im folgenden wird ein Anwendungsbeispiel beschrieben. Eine Meßvorrichtung zum Messen des Innendurchmessers eines Werkstückes, welche von einem erfindungsgemäßen Encoder des Drehkondensatortyps Gebrauch macht, ist in Fig. 3 darge­ stellt.

Eine Meßvorrichtung in dem hier gezeigten Beispiel weist einen Meßfühler 42 zur Messung des Innendurchmessers auf, welcher am vorderen Ende eines Gehäusekörpers 40 angebracht ist, und wel­ cher sich in radialer Richtung hin und her bewegt, wie von dem Pfeil Y angezeigt wird. Die Meßvorrichtung weist ferner eine Spindel 46 auf, die in dem Gehäusekörper 40 untergebracht ist, die in axialer Richtung entsprechend dem Pfeil Z hin und her bewegt werden kann, und die in Kontakt mit der Innenseite des Meßfühler 42 an dessen vorderem Ende 44 gelangt.

Bei diesem Beispiel sind drei Meßfühler 42 im Bereich des vorde­ ren Endes des Gehäusekörpers 40 unter Winkelabständen von 120° angeordnet.

Jeder der Meßfühler 42 wird von einer Blattfeder 48 nach innen gedrückt, um in Eingriff mit der Spindel 46 in ihrem vorderen Bereich 44 zu sein. Der vordere Bereich 44 der Spindel 46 ist konisch ausgeformt und die innenseitige Oberfläche der betreffenden Meßfühler 42 ist beispielsweise durch Fräsen so ausgeformt, daß sie der konischen Form des vorderen Endes 44 angepaßt ist und entlang der konischen Form mit dieser in Eingriff steht. In der beispielhaft dargestellten Meßvorrichtung wird ein mit der Spindel 46 verbundener rohrförmiger Ring 50 in Drehung versetzt, so daß die Spindel 46 entsprechend Pfeil Z in Achsrichtung vorwärts und rückwärts bewegt werden kann, um ihr vorderes Ende 44 in die Lage zu versetzen, die Meßfühler 42 in radialer Richtung vorwärts und rückwärts zu bewegen. Des­ halb kann der Innendurchmesser des Werkstückes als der Betrag der Verschiebung der Spindel 46 in die Z-Richtung dadurch er­ mittelt werden, daß man den Zustand feststellt, in welchem die drei am vorderen Ende des Gehäusekörpers 40 angebrachten Meß­ fühler 42 an drei Stellen in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Werkstückes gebracht sind. In der hier beispielhaft wie­ dergegebenen Meßvorrichtung wird die Verschiebung der Spindel 46 durch den erfindungsgemäßen Encoder festgestellt, und die dem festgestellten Betrag der Verstellung entsprechenden elek­ trischen Impulse werden einem Zählerschaltkreis zugeführt. Der Zählerschaltkreis zählt die vom Encoder ausgegebenen elektri­ schen Impulse und gibt den Zählwert an einer seitlich am Ge­ häusekörper 40 angebrachten digitalen Anzeige in digitaler Darstellung an. Der in dem wiedergegebenen Gerät verwendete Encoder enthält die erste und die zweite festangeordnete Schei­ be 30 und 32, welche am Gehäusekörper 40 befestigt sind, und die Drehscheibe 10, welche zwischen der ersten und zweiten festangeordneten Scheibe 30 und 32 vorgesehen ist, um sich ent­ sprechend der Drehung der Spindel 46 zu drehen.

Die erste und zweite festangeordnete Scheibe sind im wesent­ lichen ringröhrenförmig ausgebildet und mit der Basis 52 des Gehäusekörpers 40 verbunden, wobei die Spindel 46 durch Durch­ brüche 30a und 30b im Mittelpunkt der festangeordneten Platten 30 und 32 geführt ist, damit sie eine Vorwärts- und Rückwärts­ bewegung ausführen kann.

Die Drehscheibe 10 ist ebenso im wesentlichen ringröhrenförmig ausgebildet. Sie ist in der Weise auf einem drehbeweglich um die Spindel 46 herum angeordneten Drehzylinder 54 angebracht, so daß sie den ersten und zweiten festangeordneten Platten 30 und 32 gegenüberliegt.

Am inneren Umfang des Drehzylinders 54 ist ein Stift 56 zum Eingriff in eine keilförmige Nut 58 vorgesehen, welche auf dem Außenumfang der Spindel 46 in Achsrichtung vorhanden ist.

Der Drehzylinder 54 weist auch ein Radial-Längsdrucklager 60 auf, um eine Verschiebung des Drehzylinders 54 in Achsrichtung der Spindel zu verhindern.

Wenn der Ring 50 gedreht wird, um die Spindel 46 zu drehen und in Achsrichtung gemäß Pfeil Z in Fig. 3 vorwärts und rück­ wärts zu bewegen, so wird der Drehzylinder 54 aufgrund des Eingriffs des Stiftes 56 mit der Nut 58 ohne Verschiebung gedreht und die Drehscheibe 10 wird in Übereinstimmung mit dem Betrag der Verstellung der Spindel 46 in eine Drehbewegung ver­ setzt, während die lichte Weite zwischen ihr und den ersten und zweiten fest angeordneten Platten 30 und 32 beibehalten wird.

Folglich kann gemäß der dargestellten Meßanordnung der Betrag der Verstellung des Meßfühlers 42 in seine radiale Richtung gemäß Pfeil Y genau als der Betrag der Drehverschiebung bzw. Verdrehung der Drehscheibe 10 durch den Einsatz des erfin­ dungsgemäßen Encoders ermittelt werden. Auf diese Weise er­ möglicht er die genaue Messung von verschiedenen Innendurch­ messern des Werkstückes.

Obwohl in dem oben beschriebenen Beispiel der erfindungsgemäße Encoder bei einer Meßvorrichtung zum Messen des Innendurchmes­ sers eines Werkstückes angewendet ist, so ist dennoch ersicht­ lich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist, sondern auch bei anderen Meßvorrichtungen, wie beispielsweise einem Mikrometer, einer Feinmeßvorrichtung, oder einer Mikromeßvorrichtung angewendet werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Encoders vom Drehkondensator-Typ ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt.

Dabei sind eine erste Sendeelektrode 214A und eine zweite Sen­ deelektrode 214B konzentrisch und in einem Ring auf der Ober­ fläche einer ersten fest angeordneten Platte 230 angeordnet. Die erste Sendeelektrode 214A besteht aus einer Vielzahl von Elektrodenelementen 214a, die in einem Ring auf der äußeren Umfangsseite auf der Oberfläche einer ersten fest angeordneten Platte 230 unter gleichen Abständen in der Umfangsrichtung an­ geordnet sind. Eine zweite Sendeelektrode 214B besteht aus Elek­ trodenelementen 214b, die in einem Ring auf der inneren Umfangs­ seite auf der Oberfläche der ersten fest angeordneten Platte 230 unter gleichmäßigen Umständen in Umfangsrichtung angeord­ net sind. Ihre Anzahl entspricht derjenigen der ersten Sende­ elektrode 214A.

In diesem Ausführungsbeispiel bestehen die ersten und zweiten Sendeelektroden 214A und 214B aus 216 Elektrodenelementen 214a bzw. 214b, und jedes der auf dem äußeren Umfangsbereich ange­ ordneten Elektrodenelemente 214a und der auf dem inneren Um­ fangsbereich angeordneten Elektrodenelemente 214b ist in der Weise befestigt, daß sie in ihrer Längsrichtung bezüglich des Mittelpunktes der festangeordneten Platte 230 axial zueinander ausgerichtet sind.

Eine Wechselspannung mit einer Sinus- oder Rechteckform mit einer vorgegebenen Phasendifferenz, die hier beispielsweise 45° beträgt, wird an jedes der Elektrodenelemente 214a der ersten Sendeelektrode 214A über eine Spannungsversorgungsein­ heit 216 angelegt. Es werden zwei Elektrodeneinheiten gebildet, wobei jede Einheit aus Acht-Phasenelektrodenelementen von 0° bis 315° besteht.

Ferner wird eine Wechselspannung mit einer Sinus- oder Recht­ eck-Wellenform mit einer 180° Phasenverschiebung bezüglich der­ jenigen Wechselspannung, die an jedes der Elektrodenelemente 214a angelegt ist, an jedes der Elektrodenelemente 214b der zweiten Sendeelektrode 214B über eine Spannungsversorgungsein­ heit 216 angelegt. Auf ähnliche Weise werden zwei Elektroden­ einheiten gebildet, wobei jede Einheit aus Acht-Phasenelektroden­ elementen von 0° bis 315° besteht.

Demgemäß werden, wie in Fig. 5 gezeigt, Wechselspannungen mit Phasenverschiebungen von 0°, 45°, 90° . . . nacheinander an die erste Sendeelektrode 214A und zuerst an das Elektrodenelement 214a angelegt, welches an der zum Mittelpunkt führenden Linie A als Anfangspunkt angeordnet ist, während Wechselspannungen mit Phasenverschiebung von 0°, 45°, 90° . . . nacheinander an die zweite Sendeelektrode 214B angelegt wird, wobei bei dem Elek­ trodenelement 214b, welches auf der zum Mittelpunkt führenden Linie B liegt, begonnen wird. Die Entfernung der Linie A von der Linie B entspricht einer Phasenverschiebung von 180° (elek­ trisch).

Auf der Oberfläche der zweiten fest angeordneten Platte 232 befindet sich eine scheibenförmige Ausgangselektrode 222, die sich in radialer Richtung so weit erstreckt, daß sie sowohl den ersten als auch den zweiten Sendeelektroden 214A und 214B ge­ genüberliegt.

In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich ein nicht abschir­ mender Bereich 236 und ein abschirmender Bereich 238 auf der Oberfläche einer Drehscheibe 210, so daß die elektrostatische Kopplung zwischen den ersten und zweiten Elektroden 214A, 214B und der Ausgangselektrode 222 gesteuert wird und das Signal V₀ von der Ausgangselektrode in Übereinstimmung mit der Drehverschie­ bung der Drehscheibe 210 ausgegeben wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Drehscheibe 210 aus ei­ nem bekannten, nicht abschirmenden Material gebildet. Der ab­ schirmende Bereich 238 wird dadurch gebildet, daß das Substrat mit einem bekannten abschirmenden Material, wie beispielsweise Kupferfolie und rostfreier Stahl, überzogen und dieser Bereich mit Masse verbunden wird.

Der nicht mit dem abschirmenden Material überzogene Bereich der Drehscheibe 210 stellt in diesem Fall den nicht abschirmenden Bereich 236 dar. Als Alternative kann die ganze Oberfläche der Drehscheibe 210 mit dem abschirmenden Material überzogen werden und anschließend kann die den nicht abschirmenden Bereich entsprechende Fläche durch Ausstanzen ausgebildet werden.

In dem hier vorliegenden Beispiel besteht der nicht abschir­ mende Bereich 236 aus ersten nicht abschirmenden Bereichen 236A mit einer den Elektrodeneinheiten der ersten Sendeelek­ troden 214A, nämlich 2, entsprechenden Anzahl und aus zweiten nicht abschirmenden Bereichen 235B mit einer Anzahl, die der­ jenigen der Elektrodeneinheiten der zweiten Sendeelektroden 214, nämlich 2, entspricht.

Die zwei ersten nicht abschirmenden Bereiche 236A liegen be­ züglich des dazwischenliegenden Mittelpunktes der Drehbewegung einander genau gegenüber auf dem äußeren Umfangsbereich auf der Oberfläche der Drehscheibe 210, so daß sie den vier auf­ einanderfolgenden zu den ersten Sendeelektroden 214A gehören­ den Elektrodenelementen 214a gegenüberliegen.

Die zwei zweiten nicht abschirmenden Bereiche 236B sind bezüg­ lich des dazwischenliegenden Mittelpunktes der Drehbewegung auf der inneren Umfangsseite der Oberfläche der Drehscheibe 210 einander genau gegenüberliegend angeordnet, so daß sie den vier aufeinanderfolgenden, zu der zweiten Sendeelektrode 214B gehörenden Elektrodenelementen 214b gegenüberliegen.

Die ersten und zweiten nicht abschirmenden Bereiche 236A und 236B sind bezüglich des Mittelpunkts der Drehbewegung mit ei­ ner Phasenverschiebung von 90° (mechanisch) angeordnet, was ei­ ner Phasenverschiebung von 180° (elektrisch) entspricht, so daß sie den auf den Sendeelektroden 214A bzw. 214B ausgebildeten gleichphasigen Elektrodenelementen gegenüberliegen.

In dem hier vorliegenden Beispiel besteht der abschirmende Bereich 238 aus zwei ersten abschirmenden Bereichen 238A und zwei zweiten abschirmenden Bereichen 238B.

Die beiden ersten abschirmenden Bereiche 238A sind in genau entgegengesetzter Lage zwischen den ersten nicht abschirmen­ den Bereichen 236A angeordnet, so daß sie den vier aufeinan­ derfolgenden, in den ersten Sendeelektroden 214A ausgebildeten Elektrodenelementen 214a gegenüberliegen, um die elektrostati­ sche Kopplung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden 214a und der Ausgangselektrode 222 abzuschirmen.

Die zwei zweiten abschirmenden Bereiche 238A sind zwischen den zweiten nicht abschirmenden Bereichen 236B in genau ge­ genüberliegenden Lagen angeordnet, so daß sie den vier aufein­ anderfolgenden, in der zweiten Sendeelektrode 241B ausgebilde­ ten Elektrodenelementen 214b gegenüberliegen, um die elektro­ statische Kopplung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden 214b und der Ausgangselektrode 222 abzuschirmen.

Diese Anordnung ermöglicht die elektrostatische Kopplung der Ausgangselektrode 222 einzig mit den den ersten und zweiten nicht abschirmenden Bereichen 236A bzw. 236B gegenüberliegenden ersten und zweiten Sendeelektroden 214a und 214b, und bewirkt ferner aufgrund der abschirmenden Bereiche an den anderen Stel­ len eine gute Abschirmung. Diese anderen Stellen befinden sich dort, wo die ersten und zweiten abschirmenden Bereiche 238A und 238B den ersten und zweiten Sendeelektroden 214A und 214B gegenüberliegen. Auf diese Weise wird jede elektrostatische Kopplung zwischen den Sendeelektroden 214A, 214B und der Aus­ gangselektrode 222 verhindert.

Wenn beispielsweise die Ausgangselektrode 222 elektrostatisch mit den vier Elektrodenelementen 214a der ersten Sendeelektrode 214A, an welche Wechselspannungen mit Phasen zwischen 0° und 135° angelegt sind, gekoppelt ist, ist die Ausgangselektrode 222 auf ähnliche Weise mit den vier Elektrodenelementen 214b der zweiten Sendeelektroden 214B, an welche Wechselspannungen mit Phasen zwischen 0° und 135° angelegt sind, gekoppelt, wo­ bei die gleichphasigen eingangsseitig an der Ausgangselektrode 222 anliegenden Signale V₀ von dort ausgegeben werden.

Wenn das mit der Drehverschiebung der Drehscheibe 210 überein­ stimmende Signal V₀ von der Ausgangselektrode 222 auf diese Weise ausgegeben wird, wird das Erfassungssignal V₀ mit der Referenzspannung V₁ in einem Erfassungsschaltkreis 239 ver­ glichen, wobei die Drehverschiebung der Drehscheibe 210 auf­ grund der Phasendifferenz ⌀ festgestellt wird.

Wie oben beschrieben wurde, werden in dem hier beispielhaft beschriebenen Encoder die ersten und zweiten Sendeelektroden 214A und 214B auf der ersten festangeordneten Platte 230 an­ geordnet und diese Sendeelektroden 214A und 214B sind über die auf der Drehscheibe 210 ausgebildeten ersten und zweiten nicht­ abschirmenden Bereiche 236A und 236B mit der Ausgangselektrode 222 gekoppelt. Die Ausgangselektrode 222 gibt das mit der Dreh­ verschiebung der Drehscheibe 210 übereinstimmende Signal V₀ über die elektrostatisch gekoppelten Bereiche der Zwei-System- Sendeelektroden aus. Aufgrund des Ausgangssignals V₀ wird die Drehverschiebung der Drehscheibe 210 ermittelt.

Da in diesem Ausführungsbeispiel die mit der Drehverschiebung der Drehscheibe 210 entsprechenden Signale V₀ durch elektro­ statische Kopplung der Zwei-System-Sendeelektroden erzeugt werden, und die von den 2-System-Sendeelektroden erhaltenen Signale V₀ auf der Seite der Ausgangselektrode gemischt werden, um die Drehverschiebung der Drehscheibe 210 festzustellen, ist die Auflösung der Drehverschiebung der Drehscheibe 210 unge­ fähr zweimal höher als bei einem herkömmlichen Encoder, der nur einen Ein-System elektrostatischen Kopplungsbereich zwi­ schen der Sendeelektrode 14 und der Ausgangselektrode 22 hat.

Folglich erfordert ein diesem Ausführungsbeispiel entsprechender Encoder nur die erste, aus 16 in einem Ring angeordneten Elektro­ denelementen bestehende Sendeelektrode 214A bzw. zweite Sende­ elektrode 214B, um dieselbe Auflösung wie ein in den Fig. 10 und 11 dargestellter herkömmlicher Encoder zu erreichen, der nur eine aus 32 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen be­ stehende Sendeelektrode 14 aufweist.

Im vorliegenden Fall sind die aus 16 in einem Ring angeordne­ ten Elektrodenelementen bestehenden ersten und zweiten Sende­ elektroden 214A und 214B im Vergleich zum Durchmesser der aus 32 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen bestehenden Sendeelektroden 14 beträchtlich verringert. Als Folge kann die Größe des Encoders in radialer Richtung bei gleicher Auflösung wie ein herkömmlicher Encoder in hohem Maß verkleinert und da­ bei der Encoder selbst miniaturisiert werden. Zusätzlich kann bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei welchem die ersten Sendeelektroden 230 und zweiten Sendeelektroden 232 elektrostatisch über die Zwei-System elektrostatischen Kopplungs­ bereiche elektrostatisch gekoppelt sind, die Drehverschiebung der Drehscheibe 210 ganz genau festgestellt werden, ohne daß dies durch Exzentrität, Taumelbewegungen oder Versatz beeinträchtigt wird, wie dies möglicherweise zwischen den festangeordneten Platten 230, 232 und der Drehscheibe 210 auftreten kann.

Weiterhin kann bei dem hier vorliegenden Beispiel aufgrund der direkten Kopplung zwischen den Sendeelektroden 214 und der Ausgangselektrode 222 ohne eine Koppelelektrode das Sig­ nal V₀ mit einem guten Signalrauschverhältnis von der Ausgangs­ elektrode 222 erhalten werden.

Da es zusätzlich entsprechend diesem Ausführungsbeispiel aus­ reicht, den abschirmenden Bereich 238 auf der Drehscheibe 210 durch Überziehen der Drehscheibe 210 mit beispielsweise einem abschirmenden Material unter Verzicht auf eine Empfangselektro­ de zu erzeugen, kann die Drehscheibe 10 sehr einfach und mit geringen Kosten hergestellt werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Encoders vom Drehkondensatortyp ist in den Fig. 6 und 7 veranschaulicht.

Ein diesem Beispiel entsprechender Encoder besteht aus einer Drehscheibe 310 und aus ersten und zweiten festangeordneten Platten 330 und 332.

Fig. 7 zeigt jeweils die Oberflächenausbildung der ersten festangeordneten Platte 330, der Drehscheibe 310 und der zweiten festangeordneten Platte 332. In Fig. 7 ist die Ober­ fläche der Drehscheibe 310 in einer Explosionsdarstellung wie­ dergegeben, wobei die auf die erste festangeordnete Platte 230 ausgerichtete Oberfläche von der auf die zweite fest an­ geordnete Platte 232 ausgerichteten Oberfläche getrennt ist.

Die erste fest angeordnete Platte 330 ist mit einer ersten Sen­ deelektrode 314A versehen, die aus einer Vielzahl von unter gleichen Abständen in Umfangsrichtung in einem Ring auf der Oberfläche der ersten festangeordneten Platte 330 angeord­ neten Elektrodenelementen 314a besteht. Die zweite festange­ ordnete Platte 332 ist mit einer zweiten Sendeelektrode 314B versehen, die aus einer Vielzahl von unter gleichen Abständen in Umfangsrichtung in einem Ring auf der Oberfläche der ersten festangeordneten Platte 330 angeordneten Elektrodenelementen 314b besteht. Die Anzahl der Elektrodenelemente 314b entspricht der Anzahl der ersten Elektrodenelemente 314a.

In diesem Ausführungsbeispiel bestehen diese ersten und zwei­ ten Sendeelektroden 314A und 314B aus 16 Elektrodenelementen 314a bzw. 314b, und jedes Paar der Elektrodenelemente 314a und 314b ist in der Weise auf den festangeordneten Platten 330 und 332 angeordnet, daß sie einander über die Drehscheibe 310 gegenüberliegen.

Eine Wechselspannung mit Sinus- oder Rechteckwellenform mit einer vorgegebenen Phasendifferenz, die hier beispielhaft 45° beträgt, wird an jedes der Elektrodenelemente 314a der ersten Sendeelektrode 314A über eine Spannungsversorgungseinheit 316 angelegt, und zwei Elektrodeneinheiten, die jeweils aus Acht- Phasenelektrodenelementen von 0° bis 135° bestehen, werden ge­ bildet.

Ferner wird eine Wechselspannung mit einer Sinus- oder Rechteck­ wellenform, die gegenüber der an jedes Elektrodenelement 314a angelegte Wechselspannung um 180° phasenverschoben ist, an die Elektrodenelemente 314b der zweiten Sendeelektrode 314B über eine Spannungsversorgungseinheit 316 angelegt. Auf ähnliche Weise werden 2 Elektrodeneinheiten gebildet, wobei jede Einheit aus Acht-Phasenelektrodenelementen von 0° bis 135° besteht.

Folglich werden, wie in Fig. 7 gezeigt, Wechselspannungen mit Phasenverschiebungen von 0°, 45°, 90° . . . nacheinander an die erste Sendeelektrode 314A gelegt, wobei das Elektro­ denelement 314a, welches auf der zum Mittelpunkt führenden Linie A liegt, als Ausgangspunkt dient, während Wechselspan­ nungen mit Phasenverschiebungen von 0°, 45°, 90° . . . nach­ einander an die zweite Sendeelektrode 314B gelegt werden, wobei von dem auf der zum Mittelpunkt führenden Linie B lie­ genden Elektrodenelement 314b ausgegangen wird. Die Linie A und die Linie B liegen um 180° (elektrisch) phasenverschoben zueinander.

Auf der der ersten fest angeordneten Platte 330 zugewandten Oberfläche der Drehscheibe 310 sind Empfangselektroden 318A ausgebildet, deren Anzahl der Anzahl der Elektrodeneinheiten auf der ersten Sendeelektrode 314A, nämlich 2, entspricht. Diese beiden Empfangselektroden 318A sind bezüglich des Mit­ telpunktes der Drehbewegung genau gegenüberliegend angeord­ net und liegen vier aufeinanderfolgenden, in der ersten Sen­ deelektrode 314A ausgebildeten Elektrodenelementen 314a ge­ genüber.

Auf der der zweiten fest angeordneten Platte 232 zugewandten Oberfläche der Drehscheibe 310 sind Empfangselektroden 318B angeordnet, deren Anzahl der Anzahl der Elektrodeneinheiten auf der zweiten Sendeelektrode 314B, nämlich 2, entspricht. Diese beiden Empfangselektroden 318B sind bezüglich des Mit­ telpunktes der Drehbewegung einander genau gegenüberliegend angeordnet, und liegen vier in der zweiten Sendeelektrode 314B ausgebildeten, aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen 314b gegenüber.

Die ersten und zweiten Empfangselektroden 318A und 318B sind zueinander in einer Lage angeordnet, die einer 90° (mecha­ nisch) Phasenverschiebung bezüglich des Mittelpunkts der Dreh­ bewegung entspricht. Diese Anordnung ermöglicht es, gleich­ phasige Signale von beiden Empfangselektroden 318A und 318B zu empfangen. Wenn beispielsweise die erste Empfangselektrode 318A den vier Elektrodenelementen 314a, an welche Wechselspan­ nungen mit Phasen von 0° bis 135° angelegt sind, gegenüberliegt, liegt die zweite Empfangselektrode 318B auf ähnliche Weise den vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen 314b der zweiten Sendeelektrode 314B gegenüber, an welche Wechselspannungen mit Phasen zwischen 0° bis 135° angelegt sind, wobei die gleichpha­ sigen Signale von den Empfangselektroden 318A und 318B ausge­ geben werden.

Auf der Oberfläche der Drehscheibe 310 ist überall zwischen den ersten Sendeelektroden 318A eine Masseelektrode 320A ausgebil­ det. Eine Masseelektrode 320B ist überall zwischen den zweiten Empfangselektroden 318B auf der anderen Seite der Dreh­ scheibe 310 ausgebildet. Auf diese Weise wird ein störender Interferenzeinfluß der elektrostatischen Kapazitäten von den Empfangselektroden 318A, 318B oder anderen verhindert.

Auf diese Weise werden die der Verschiebung der Drehscheibe 310 entsprechenden Spannungen V₀ von den ersten und zweiten Empfangs­ elektroden 318A und 318B induziert.

Eine erste Ausgangselektrode 322A und eine zweite Ausgangselek­ trode 322B sind auf den Oberflächen der ersten fest angeordne­ ten Platte 330 bzw. der zweiten fest angeordneten Platte 332 vorgesehen, um die von der ersten Empfangselektrode 318A und der zweiten Empfangselektrode 318B auf der Drehscheibe 310 er­ haltenen Spannungen V₀ auf die Seite der Basisplatte zu bringen.

Die erste Ausgangselektrode 322A ist auf dem inneren Umfangs­ bereich der ersten Sendeelektrode 314A auf der Oberfläche der ersten fest angeordneten Platte 330 durch eine erste Masseelek­ trode 324A ringförmig ausgebildet. Die zweite Ausgangselektrode 322B ist auf dem inneren Umfangsbereich der zweiten Sendeelek­ trode 314B auf der Oberfläche der zweiten fest angeordneten Plat­ te 332 durch eine zweite Masseelektrode 324B ringförmig ausge­ bildet. Die erste Empfangselektrode 318A erstreckt sich in der Weise in radialer Richtung, daß sie sowohl der ersten Sende­ elektrode 314A und der Ausgangselektrode 322A auf der ersten fest angeordneten Platte 330A gegenüberliegt. Ähnlich erstreckt sich die zweite Empfangselektrode 318B in der Weise in radialer Richtung, daß sie sowohl der zweiten Sendeelektrode 314B und der zweiten Ausgangselektrode 322B auf der zweiten fest ange­ ordneten Platte 332 gegenüberliegt.

Auf diese Weise sind die ersten und zweiten Empfangselektroden 318A und 318B elektrostatisch mit den ersten und zweiten Ausgangs­ elektroden 322A und 322B gekoppelt und diese ersten und zweiten Ausgangselektroden 322A und 322B geben die von den Empfangselek­ troden 318A und 318B induzierten Spannungen V₀ aus. Die von den ersten und zweiten Ausgangselektroden 322B ausgegebenen Erfas­ sungssignale V₀ werden in einem Erfassungsschaltkreis 339 ge­ mischt und anschließend mit der Referenzspannung V₁ verglichen, wobei die Drehverschiebung der Drehscheibe 310 aufgrund des Phasenunterschiedes ⌀ festgestellt wird.

Diesem Ausführungsbeispiel entsprechend sind zwei Sendeelektro­ den, nämlich die erste und zweite Sendeelektrode 314A und 314B auf der ersten und zweiten fest angeordneten Platte 330 bzw. 332 angeordnet, und die der Drehverschiebung der Dreh­ scheibe 310 entsprechenden Signale V₀ werden von den ersten und zweiten Empfangselektroden 318A und 318B auf der Dreh­ scheibe 310 erhalten.

Die Signale V₀ der ersten und zweiten Empfangselektroden 318A und 318B werden von den Seiten der fest angeordneten Platten 330 und 332 durch elektrostatische Kopplung mit den Ausgangs­ elektroden 322A und 322B auf den ersten bzw. zweiten fest an­ geordneten Platten 330, 332 geholt, um die Drehverschiebung der Drehscheibe 310 festzustellen.

Da entsprechend diesem Ausführungsbeispiel die der Drehver­ schiebung der Drehscheibe 310 entsprechenden Signale V₀ durch elektrostatische Kopplung der Zwei-System-Sendeelektroden erzeugt werden, und die von den Zwei-System-Sendeelektroden erhaltenen Signale V₀ auf der Ausgangselektrode gemischt werden, um die Drehverschiebung der Drehscheibe 310 festzustellen, wird die Auflösungsgenauigkeit der Drehverschiebung der Drehscheibe 310 im Vergleich zu einem herkömmlichen Encoder, der nur einen Ein-System elektrostatischen Kopplungsbereich zwischen der Sen­ deelektrode 14 und der Ausgangselektrode 22 aufweist, um etwa das Zweifache erhöht.

Um daher dieselbe Erfassungsgenauigkeit wie ein in den Fig. 10 und 11 veranschaulichter, nur eine aus 32 in einem Ring an­ geordneten Elektrodenelementen bestehende Sendeelektrode 14 aufweisender Encoder zu erhalten, sind bei einem mit diesem Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Encoder nur die aus 16 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen bestehende erste Sendeelektrode 314A bzw. die zweite Sendeelektrode 314B erforderlich. In diesem Fall können die aus 16 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen bestehenden ersten und zwei­ ten Sendeelektroden 314A und 314B im Vergleich zum Durchmesser der aus 32 in einem Ring angeordneten Elektrodenelementen der Sendeelektrode 14 beträchtlich verringert werden. Als Folge davon ist es bei gleichbleibender Feststellungsgenauigkeit wie bei einem herkömmlichen Encoder möglich, die Größe des Encoders in radialer Richtung stark zu verringern, und auf diese Weise den Encoder selbst beträchtlich zu verkleinern.

Da weiterhin gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Zwei-System elektrostatische Kopplung unterschiedlicher physikalischer We­ ge der Drehverschiebung der Drehscheibe 310 zwei entsprechende Sig­ nale V₀ erzeugt werden, werden die Fehleranteile der beiden Signale durch Mischung gegenseitig ausgelöscht. Deshalb kann die Drehverschiebung der Drehscheibe 310 äußerst genau fest­ gestellt werden, ohne daß eine Beeinträchtigung durch den Einfluß von Exzentrizität, Schwankungen oder Versatz etc. der fest angeordneten Platten 330 und 332 oder der Drehscheibe 310 auf­ tritt, die in dem Encoder vorhanden sein könnten. Die vorste­ hend beschriebenen Beispiele stellen lediglich bevorzugte Aus­ führungen der Erfindung dar. Es versteht sich von selbst, daß diese Beispiele darüber hinaus auf verschiedene Weise abgeän­ dert werden können, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung erfaßt werden. Die Patentansprü­ che umfassen daher nicht nur die beschriebenen Ausführungsbei­ spiele, sondern auch alle im Sinn der Erfindung vorgenommenen Ausführungsformen.

Claims (8)

1. Encoder vom Drehkondensatortyp mit einer auf einer Grundplatte angeordneten und in Übereinstimmung mit dem Betrag einer Bewegung eines Meßfühlers drehenden Drehscheibe, die drehbar auf einem Rahmenkörper ange­ ordnet ist, mit ersten und zweiten fest angeordneten Platten, die in der Weise an dem Rahmenkörper angeord­ net sind, daß sie einander gegenüberliegen und daß die Drehscheibe zwischen beiden liegt, wobei eine der er­ sten und zweiten Platten mit einer ersten Sendeelektro­ de versehen ist, die aus einer Vielzahl von unter gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung in einer Kreisform auf der betreffenden fest angeordneten Plat­ te angeordneten und mit phasenverschobenen Wechsel­ spannungen beaufschlagten, aufeinanderfolgenden Elek­ trodenelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine der ersten bzw. zweiten fest ange­ ordneten Platten mit einer zweiten Sende­ elektrode versehen ist, welche aus einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen zusammengesetzt ist, die in der radialen Richtung bezüglich des Zentrums der wenigstens einen fest ange­ ordneten Platte mit einer zugehörigen Elektrode der ersten Sendelektrode ausgerichtet sind, wobei an jede der zweiten Sendeelektroden eine Wechselspannung ange­ legt ist, die bezüglich der an ihrem zugehörigen Elek­ trodenelement der ersten Sendeelektrode angelegten Wechselspannung um 180 Grad phasenverschoben ist, und die in Umfangsrichtung unter gleichmäßigen Abständen auf der wenigstens einen fest angeordneten Platte ringförmig angeordnet sind,
daß die Drehscheibe mit ersten und zweiten Emp­ fangselektroden versehen ist, die einer Mehrzahl der aufeinanderfolgenden ersten bzw. zweiten Sendeelektroden gegenüberliegen, und die durch elek­ trostatische Koppelung gleichphasige Signale empfan­ gen, wobei die ersten und zweiten Empfangselektroden in Positionen angeordnet sind, die voneinander mit ei­ nem vorbestimmten Phasenintervall beabstandet sind, das als mechanischer Winkel bezüglich des Drehzentrums festgelegt ist,
daß eine Ausgangselektrode auf der Oberfläche von wenigstens einer der fest angeordneten Platten vorgesehen ist, um die Empfangssignale von den ersten und zweiten Empfangselektroden aufzunehmen, wobei die Drehverstellung der Drehscheibe aufgrund des Ausgangssignals der Ausgangselektrode festgelegt wird, welches sich in Übereinstimmung mit der Drehung der Drehscheibe ändert,
daß die erste feststehende Platte mit der ersten Sen­ deelektrode versehen ist, die aus der Vielzahl von Elektrodenelementen zusammengesetzt ist, an die Wech­ selspannungen unterschiedlicher Phasen angelegt sind und die unter gleichmäßigen Abständen ringförmig in der Umfangsrichtung der ersten fest angeordneten Plat­ te angeordnet sind, und mit der zweiten Sendeelektro­ de, die aus der Vielzahl von Elektrodenelementen zu­ sammengesetzt ist, an die jeweils eine Wechselspannung angelegt ist, die bezüglich der an jedes Elektroden­ element der ersten Sendeelektrode angelegten Wechsel­ spannung um 180 Grad phasenverschoben ist, und die auf der Innenseite der ersten Sendeelektrode unter gleich­ mäßigen Abständen ringförmig in der Umfangsrichtung der ersten feststehenden Platte angeordnet sind, und
daß die Elektrodenelemente der ersten und zweiten Sen­ deelektrode und der ersten und zweiten Empfangselek­ trode jeweils konzentrische Ringe, auf der Außenum­ fangsseite einer Oberfläche der ersten fest angeordne­ ten Platte sowie andererseits auf der Innenumfangssei­ te dieser Oberfläche bilden,
wodurch die Verstellung der Drehscheibe ungeach­ tet einer zwischen den fest angeordneten Platten und der Drehscheibe auftretenen Exzentrizität, einer Schwankung oder eines Versatzes präzise ermittelt wird.

2. Encoder vom Drehkondensatortyp mit einer auf einer Grundplatte angeordneten und in Übereinstimmung mit dem Betrag einer Bewegung eines Meßfühlers drehenden Drehscheibe, die drehbar auf einem Rahmenkörper ange­ ordnet ist, mit ersten und zweiten fest angeordneten Platten, die in der Weise an dem Rahmenkörper angeord­ net sind, daß sie einander gegenüberliegen und daß die Drehscheibe zwischen beiden liegt, wobei eine der er­ sten und zweiten Platten mit einer ersten Sendeelektro­ de versehen ist, die aus einer Vielzahl von unter gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung in einer Kreisform auf der betreffenden fest angeordneten Plat­ te angeordneten und mit phasenverschobenen Wechsel­ spannungen beaufschlagten, aufeinanderfolgenden Elek­ trodenelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste festangeordnete Platte (30) mit einer ersten Sendeelektrode (14A) versehen ist, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der betreffenden fest angeordneten Platte (30) unter gleichmäßigen Abständen in einer Ringform angeordneten und mit phasenverschobenen Wechselspannungen beaufschlagten Elektrodenelementen (14a) zusammengesetzt ist, und daß die erste fest angeordnete Platte (30) mit einer zweiten Sendeelektrode (14B) versehen ist, die aus einer Vielzahl von unter gleichen Abständen in Umfangsrichtung innerhalb der ersten Sendeelektrode (14A) in einer Ringform angeordneten und mit einer Wechselspannung beaufschlagten Elektrodenelementen (14b) zusammengesetzt ist, und daß die zugehörige Wechselspannung um 180 Grad phasenverschoben zu der an der ersten Sendeelektrode (14A) anliegenden Wechselspannung ist,
daß die Drehscheibe (10) mit ersten und zweiten Empfangselektroden (18A, 18B) versehen ist, die den ersten bzw. zweiten Sendeelektroden (14A, 14B) gegenüberliegen und die phasengleiche Signale empfangen, daß die Drehscheibe (10) mit einer Koppelelektrode (34) versehen ist, die mit den ersten und zweiten Empfangselektroden (18A, 18B) elektrisch gekoppelt ist und der zweiten fest angeordneten Platte (32) gegenüberliegt, und
daß die zweite fest angeordnete Platte (32) mit einer der Koppelelektrode (34) gegenüberliegenden Ausgangselektrode (22) versehen ist.

3. Encoder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Sendeelektrode (14A) aus 16 Elektrodenelementen (14a) zusammengesetzt ist, an welche jeweils eine um 45 Grad phasenverschobene Wechselspannung angelegt ist, und
daß die zweie Sendeelektrode (14B) aus 16 Elektrodenelementen (14b) besteht, an die jeweils eine Wechselspannung angelegt wird, die zu der an die Elektrodenelemente (14a) der ersten Sendeelektrode (14A) angelegten Wechselspannung um 180 Grad phasenverschoben ist.

4. Encoder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Empfangselektrode (18A) aus zwei Elektrodenelementen besteht, die auf der Oberfläche der Drehscheibe (10) bezüglich des Mittelpunkts der Drehbewegung genau gegenüberliegend angeordnet sind, und von welchen jede in der Weise angeordnet ist, daß sie vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen (14a) der ersten Sendeelektrode (14A) gegenüberliegen und daß die zweite Empfangselektrode (18B) aus zwei Elektro­ denelementen zusammengesetzt ist, die auf der Oberfläche der Drehscheibe (10) bezüglich des Mittel­ punktes der Drehbewegung genau gegenüberliegend und mit einer 90 Grad Phasenverschiebung angeordnet sind, und daß jedes in der Weise angeordnet ist, daß es vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen (14b) der zweiten Sendeelektrode gegenüberliegt.

5. Encoder vom Drehkondensatortyp mit einer auf einer Grundplatte angeordneten und in Übereinstimmung mit dem Betrag einer Bewegung eines Meßfühlers drehenden Drehscheibe, die drehbar auf einem Rahmenkörper ange­ ordnet ist, mit ersten und zweiten fest angeordneten Platten, die in der Weise an dem Rahmenkörper angeord­ net sind, daß sie einander gegenüberliegen und daß die Drehscheibe zwischen beiden liegt, wobei eine der er­ sten und zweiten Platten mit einer ersten Sendeelektro­ de versehen ist, die aus einer Vielzahl von unter gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung in einer Kreisform auf der betreffenden fest angeordneten Plat­ te angeordneten und mit phasenverschobenen Wechsel­ spannungen beaufschlagten, aufeinanderfolgenden Elek­ trodenelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste fest angeordnete Platte (230) mit einer ersten Sendeelektrode (214A) versehen ist, die aus ei­ ner Vielzahl von in Umfangsrichtung unter gleichen Abständen auf der betreffenden fest angeordneten Plat­ te angeordneten und mit phasenverschobenen Wechsel­ spannungen beaufschlagten Elektrodenelementen (214a) zusammengesetzt ist, daß die erste fest angeordnete Platte (230) mit einer zweiten Sendeelektrode (214B) versehen ist, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung unter gleichen Abständen auf der betreffenden fest angeordneten Platte innerhalb der ersten Sendeelektrode (214A) in Kreisform angeordneten und jeweils mit Wechselspannungen beaufschlagten Elektrodenelementen (214a) zusammengesetzt ist, wobei die Wechselspannung um 180 Grad phasenverschoben zu der an die Elektrodenelemente (214a) der ersten Sendeelektrode (214A) angelegten Wechselspannung ist,
daß die zweite fest angeordnete Platte (232) mit einer Ausgangselektrode (222) versehen ist, welche sich in radialer Richtung in der Weise ausdehnt, daß sie sowohl der ersten Sendeelektrode (214A) als auch der zweiten Sendeelektrode (214B) gegenüberliegt, und
daß die Drehscheibe (210) mit einem abschirmenden Bereich (238A) versehen ist, welche eine elektrostatische Kopplung nur zwischen vorgegebenen Elektrodenelementen (214a, 214b) der ersten und zweiten, mit gleichphasigen Wechselspannungen beaufschlagten Sendeelektroden (214A, 214B) und der Ausgangselektrode (222) zuläßt, während sie die anderen Elektrodenelemente dieser Sendeelektroden abschirmt.

6. Encoder vom Drehkondensatortyp mit einer auf einer Grundplatte angeordneten und in Übereinstimmung mit dem Betrag einer Bewegung eines Meßfühlers drehenden Drehscheibe, die drehbar auf einem Rahmenkörper ange­ ordnet ist, mit ersten und zweiten fest angeordneten Platten, die in der Weise an dem Rahmenkörper angeord­ net sind, daß sie einander gegenüberliegen und daß die Drehscheibe zwischen beiden liegt, wobei eine der er­ sten und zweiten Platten mit einer ersten Sendeelektro­ de versehen ist, die aus einer Vielzahl von unter gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung in einer Kreisform auf der betreffenden fest angeordneten Plat­ te angeordneten und mit phasenverschobenen Wechsel­ spannungen beaufschlagten, aufeinanderfolgenden Elek­ trodenelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste fest angeordnete Platte (330) mit einer ersten Sendeelektrode (314A) versehen ist, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der betreffenden fest angeordneten Platte unter gleichen Abständen in einer Ringform angeordneten und mit phasenverschobenen Wechselspannungen beaufschlagten Elektrodenelementen (314a) zusammengesetzt ist, daß die erste fest angeordnete Platte (320) ferner mit einer Ausgangselektrode (322A) versehen ist, die über einem Abschirmungsring (324A) auf der Innenseite der ersten Sendeelektrode (314A) angeordnet ist, daß die zweite fest angeordnete Platte (332) mit einer zweiten Sendeelektrode (314B) versehen ist, die aus einer Vielzahl von in Umfangsrichtung der betreffenden fest angeordneten Platte (332) unter gleichmäßigen Abständen in einer Ringform angeordneten und mit einer Wechselspannung beaufschlagten Elektrodenelementen (314b) zusammengesetzt ist, wobei die Wechselspannung bezüglich der an die Elektrodenelemente (314a) der ersten Sendeelektrode (314A) angelegten Wechselspannung um 180 Grad phasenverschoben ist, daß die zweite fest angeordnete Platte (332) mit einer zweiten Ausgangselektrode (322B) versehen ist, die über einem Abschirmungsring (324B) auf der Innenseite der zweiten Sendeelektrode (314B) angeordnet ist,
daß die Drehscheibe (310) mit einer ersten Empfangselektrode (318A) versehen ist, die sich in radialer Richtung in der Weise erstreckt, daß sie sowohl der ersten Sendeelektrode (314A) und der ersten Ausgangselektrode (322A) gegenüberliegt, daß die Drehscheibe (310) mit einer zweiten Empfangselektrode (318B) versehen ist, die sich in der Weise in radialer Richtung erstreckt, daß sie sowohl der zweiten Sendeelektrode (314B) wie der zweiten Ausgangselektrode (322B) gegenüberliegt und
daß die ersten und zweiten Empfangselektroden (318A, 318B) entsprechenden vorgegebenen Elektrodenelementen (314a, 314b) gegenüberliegen, an welche gleichphasige Wechselspannungen gelegt sind, wobei die Drehverschiebung der Drehscheibe (310) aufgrund der Ausgangssignale der ersten und zweiten Ausgangselektroden (322A, 322B) festgestellt wird.

7. Encoder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Sendeelektrode (314A) aus 16 Elektrodenelementen (314a) zusammengesetzt ist, die mit einer jeweils um 45 Grad phasenverschobenen Wechselspannung beaufschlagt sind, und
daß die zweite Sendeelektrode (314B) aus 16 Elektrodenelementen (314b) zusammengesetzt ist, an die eine Wechselspannung angelegt ist, die um 180 Grad phasenverschoben zu der an die Elektrodenelemente (314a) der ersten Sendeelektrode (314A) angelegten Wechselspannung ist.

8. Encoder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Empfangselektrode (318A) aus zwei Elektrodenelementen zusammengesetzt ist, die auf der Oberfläche der Drehscheibe (310) bezüglich des Mittelpunktes der Drehbewegung gegenüberliegend angeordnet sind, und von denen jede in der Weise angeordnet ist,
daß sie vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen (314a) der ersten Sendeelektrode (314A) gegenüberliegt, und
daß die zweite Empfangselektrode (318B) aus zwei Elektrodenelementen zusammengesetzt ist, die auf der Oberfläche der Drehscheibe (310) bezüglich des Mittelpunkts der Drehbewegung gegenüberliegend und um 90 Grad phasenverschoben angeordnet sind, und
daß jede so angeordnet ist, daß sie vier aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen (314b) der zweiten Sendeelektrode (314B) gegenüberliegt.