摺動接触する機械的／電気的偏位変換器
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に物体の偏位又は位置を検出する装置に関するもので、更に詳細には物体の偏位が他の素子に対する相対的な物体の移動時に電気的に測定され、これにより物体が摺動（機械的）接触を維持する様な装置に関するものである。
【０００２】各種機械的及び電気的システムの作動においては、システムの一部の素子又はシステムの一部になっていない一部の物体の位置及び偏位を監視することが必要である。例えば、ロボット・システムにおいては、アーム、指又は他の把持素子等といったシステムの各種構成部品の運動と位置を監視し制御することがほぼ常時必要である。一部の監視制御ではその機能達成のためロボット・システムに要求される機敏性と精度を備えている。
【０００３】
【従来の技術】位置と偏位を検出する先行技術の機構は位置又は偏位を監視すべき物品又は物体と一部のゲージ、針又は他の目視インジケーターの間の直接的接続をしばしば利用している。従って、物品又は物体の運動はそれに応じたゲージ又は針の運動を生ぜしめよう。予測される如く、こうした機構は典型的には大型でかさばるものであり、監視機能の実施に精度が欠け、信頼性がない。
【０００４】位置と偏位の測定用の電子装置が近年相当使用されて来ており、少なくとも部分的には先行技術の機構のかさ高性と不正確性の問題を解決してはいるが、こうした装置は設計上複雑であり、そのため製造と維持が困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は要素又は物品の位置及び運動を測定する簡単、効率的且つ信頼性のある装置を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的はコンパクトであり、移動部品の少ない装置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は位置を測定すべき構成要素が他の素子に対して軽い摺動接触状態にて相対的に移動するような装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は半導体及び集積回路を使用して、実施上特に適しているような装置を提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は装置の少なくとも一部分に対し慣用的な集積回路組立て技術を利用して組立てることが出来るような装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の前掲の目的と他の諸目的は物体の位置と運動を測定するよう適合した偏位測定装置の１つの特定の例示的実施態様で実現される。偏位測定装置には表面領域上での場エミッター素子の位置における変動に併せて値が変化する電気的出力信号を発生すべく、上に絶縁被膜が形成されている少なくとも１つの表面領域が形成されたセンサー（又は複数個のセンサー）が含まれている。位置と運動を決定すべき物体に場エミッター素子が接続され、物体は場エミッター素子がそれと軽く接触した状態で表面領域上方を摺動されるようセンサーに対し相対的に移動するよう配設してある。物体の運動と位置はこうしてセンサー（又は複数個のセンサー）により発生され、電気的信号により決定される。
【００１１】本発明の一局面によれば、場エミッター素子は他端部が物体移動時に表面領域に軽く接触して表面領域上方を摺動するよう物体に対して一端部において接続された薄い箔タブで構成されている。
【００１２】本発明の他の局面によれば、場エミッター素子は全体的に表面領域上で単に存在し、物体移動時にその表面領域上方を摺動するよう物体上に配設された材料の片体から構成されている。
【００１３】本発明の更に他の局面によれば、場エミッター素子で電界を発生させるよう電圧が場エミッター素子に供給され、センサーは、場エミッター素子で発生された電界及び各種電界効果型トランジスターに対する表面領域上の場エミッター素子の相対的位置を連続的に検出する電界効果型トランジスターの列で構成されている。代替的に、場エミッター素子は磁化され、センサーは場エミッター素子で発生される磁界及び各種磁界効果型トランジスターに対する場エミッター素子の相対的位置を検出するスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターの列を含むことが出来る。
【００１４】本発明の他の局面によれば、偏位測定装置は位置を測定すべき物体に接続された磁化され又は電気的に充電される回転可能な又は直線的に移動可能な場エミッター素子及び場エミッター素子と物体の位置を検出する磁界又は電界検出器の列を利用している。
【００１５】本発明の前掲の及び他の諸目的、諸特徴及び諸利点については添附図面に関連した以下の詳細な説明の考察から明らかとなろう。
【００１６】
【実施例】図１の（Ａ）を参照すると、この図には物体４の運動の自由度１を測定する偏位変換器又はセンサーの１つの例示的実施態様が示してある。（単にプレートの形態になっている）物体４は任意の形状または形態をとることが出来、物品の位置と運動を決定すべきロボット・システムまたは他の機械的構造の一部分にあり得る。物体４はプレート８に取付けられ、このプレート８は逆に基材１２の上方の全体的に面状の表面と摺動自在に接触して配設してある。その下側でプレート８内で横方向に延在する形態で導電性材料の片体１６が形成され、この片体１６はこの導電性片体１６で電界を発生可能にする電圧源２０に接続してある。プレート８は例えば、シリコン又はサファイア製に出来よう。
【００１７】基材１２は例えば、シリコン製であり、その上方面状表面にはプレート８の位置、従って、物体４の位置を検出するセンサーの作動部品が含まれている。特に例えば慣用的なマイクロ製造技術により基材１２の上面上には横方向に延在する電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）２４の列が配設され、形成されている。ＦＥＴは良く知られている半導体装置であり、基材１２内に形成された導電性ソース領域２８、ソース領域から隔置され全体的にソース領域と平行に形成された導電性ドレン領域３２及びソース領域とドレン領域の間に配設された導電性チャンネル領域３６が含まれている。ソース領域２８とドレン領域３２は電流がチャンネル領域３６を通じて両方の領域の間に流されるよう電圧源４０により異なる電位差に維持される。チャンネル領域３６の導電率はチャンネル領域に近接して位置付けられた電荷（又は電界）で影響される。従って、導電性片体１６をチャンネル領域３６に近接するよう移動させると、チャンネル領域を通じて向けられる電流の大きさが変化し、これは計器（電流計）４４により検出されよう。導電性片体１６の配列はＦＥＴのソース領域とドレン領域の間の電流の流れを制御するようＦＥＴ２４の各ＦＥＴのゲートとして効果的に作用する。
【００１８】基材１２の上面上には例えば窒化ケイ素、又は二酸化ケイ素又はダイアモンド被膜製の絶縁層４８が配設してある。絶縁層４８は導電性片体１６をＦＥＴ２４から絶縁させること及び基材１２の表面上でのプレート８の容易な摺動を可能にするよう作用する。
【００１９】各ＦＥＴ２４は例示的に図１の（Ｂ）に示される如く電圧源と電流計を含む個々の信号処理回路５２に接続してある。ＦＥＴ２４内の電流を測定することにより、基材１２上の導電性片体１６の位置は決定可能とされ、かくして物体４の位置と運動が決定される。ＦＥＴの作動と弁の説明については、１９８８年８月２０日付け発行の米国特許第４，７６７，９７３号に見出され、本願では参考として導入してある。
【００２０】プレート８内に形成され、電圧源２０に接続された導電性片体１６を利用することに対する代替例は正電荷又は負電荷を含む材料片体を提供することにある。例えば、片体１６は内部に電子を打込んだポリテトラフルオロエチレンで例示的に形成可能である。
【００２１】図１の（Ａ）の実施態様に対する代替例にはＦＥＴ２４の周わりに導電性材料の層を含み、従って、ＦＥＴを基材１２から遠方に位置付けることである。これらの導電性層又はゲートは基材１２上での導電性片体１６の運動が基材１２内に位置付けられた導電性層の表面上に電荷を誘因し、これらの電荷がこれらのＦＥＴのチャンネル領域の導電率に影響するよう対応する遠方のＦＥＴのゲート内で反映されるようその対応する遠方のＦＥＴのゲートに電気的に接続される。各種導電性層に対する導電性片体１６の近接度、従って、物体４の位置と運動の測定を行なうことが出来る。
【００２２】図１の（Ａ）の構造に対する他の代替例にはエレクトレットが埋設された材料シートを絶縁層４８とシートたるプレート８の間に位置付け、導電性片体１６をアースに接続することが含まれる。エレクトレット・シートは通常、各ＦＥＴ２４に当たる電界を発生する。導電性片体１６がＦＥＴに近接して移動するようシートたるプレート８がエレクトレット・シート上で移動される際、導電性片体は通常そのＦＥＴに当たっているエレクトレット・シートから少なくとも一部分の電界を偏向させる。これは導電性片体１６の位置が決定され、それによりＦＥＴが電流充電信号を発生するようそのＦＥＴ内の電流を変える。
【００２３】図１の（Ａ）の構造内にＦＥＴ２４を使用する代わりに、図１の（Ｃ）に示された如きスプリット・ドレン磁界効果型トランジスター（ＭＡＧＦＥＴＳ）を採用出来よう。こうした場合、ＭＡＧＦＥＴＳはＤＣ電流源６０に接続されたソース領域５６、２個のドレン領域６４，６８及びソース領域と２個のドレン領域の間に配設された導電性チャンネル領域７２を含むよう基材１２の上面上に形成されよう。導電性片体１６は各ＭＡＧＦＥＴと２個のドレン領域６４，６８の間の電流の流れに影響するよう磁化可能材料の片体で構成されよう。チャンネル領域７２上に当たる磁界が存在しない場合は、電流はソース領域５６からチャンネル領域７２を通って同等に２個のドレン領域６４，６８へ流れる。磁化された片体１６がＭＡＧＦＥＴＳの１つに重なる際といった磁界の存在時には、チャンネル領域を通る流れが偏向されてそのドレン領域より一層一方のドレン領域へ流れ、偏向の大きさ、従って、２個のドレン領域に流れる電流の不均衡は磁界の強度に依存している。従って、例えば、電流検出器７４により２個のドレン領域６４，６８内の電流不均衡を測定することにより、磁化された片体１６、従って、プレート８と物体４の位置の決定を行なうことが出来る。
【００２４】物体４はプレート８に接続されてプレート８を物体移動時に移動させるよう示してあるが、物体は代替的に基材１２に接続し、その基材を固定プレートに対して相対的に移動させることが出来よう。物体４の運動はそれで検出されよう。
【００２５】図２は本発明により作成された偏位変換器の他の実施態様の部分的に分割した斜視図を示す。この実施態様において、エミッター・プレート２０４にはプレート内で横方向に位置付けられ２１２の電圧源に接続された材料の導電性片体２０８が含まれている。絶縁層２１６がエミッター・プレート２０４の下側に配設され、絶縁層２１６にはエミッター・プレート２０４から下方に突出する一対の全体的に平行に長手方向に延在するレール２２０，２２４が形成してある。基材２２８はエミッター・プレート２０４の下側に配設され、基材２２８には基材内で横方向に配設された複数個のセンサー素子２３２が含まれている。一対の全体的に平行な溝２３６及び２４０が各々レール２２０，２２４を摺動的に受入れるよう基材２２８の上面に形成してある。レール２２０，２２４は、レールが溝２３６，２４０に接触する場所を除き、基材２２８の上面との非接触状態に絶縁層２１６を維持するのに充分な高さに形成されている。従って、基材２２８に対するエミッター・プレート２０４の相対的摺動運動は接触し、従って摩擦を低減化することにより容易にされる。エミッター・プレート２０４の位置と運動の測定は図１の（Ａ）に関連して説明した様式と同様の様式で実施される。
【００２６】図３の（Ａ）は軸３０４の回転偏位を測定する装置の等角図を示す。軸３０４は基材３０８内で回転するよう設置され、この基材内には環状又は円形構成にてセンサー３１２の列が配設してある。ディスク３１６が軸の回転に併せて回転するよう基材３０８上方で軸３０４上に設置してある。基材３０８上方及びセンサー３１２上方に配設された絶縁層３２４の上面に下端部が接触し、その表面上を掃引するよう可撓的で弾力的な電気的導電性の箔片体又はタブ３２０が上端部においてディスク３１６の底部に取付けてある。タブ３２０の下端部はディスク３１６と軸３０４の回転時にセンサー３１２の列上方で円形路内にて移動する。タブ３２０の下端部が移動してセンサー附近に来る際、センサー３１２で検出される電界を内部に発生すべく電圧源３２８がタブ３２０に接続されている。タブ３２０は例示的にベリリウム銅で構成されよう。
【００２７】図３の（Ｂ）はタブ３２０の下端部と基材３０８の部分の分割した側部横断面図を示す。タブの近接を示す信号を発生する２個以上のセンサー３１２にタブ３２０の下端部が典型的に重なることが図３の（Ｂ）から注目されよう。先に説明した如く、センサー３１２はＦＥＴ又はＭＡＧＦＥＴのいずれかに出来よう。
【００２８】図４は軸４１２上に設置されたディスク４０８の下側で半径方向に延在するよう形成された導電性片体４０４で図３の（Ａ）の箔製タブ３２０が置換される回転変位測定装置の他の実施態様の等角図である。電圧源４１６は導電性片体４０４で電界を発生可能とする電圧を導電性片体４０４に供給する。基材４２０には全体的に基材の上面上で円形に配列されたセンサー４２４の列が含まれている。絶縁層４２８は基材４２０及びセンサー４２４に重なる。
【００２９】ディスク４０８は図３の（Ａ）の実施態様とは異なり、絶縁層４２８上に直接設置され、摺動可能に絶縁層と接触するよう回転されよう。勿論、導電性片体４０４とディスク４０８及び軸４１２の角度位置は容易に決定可能であり、それによりセンサー４２４は先に説明した如く導電性片体の存在を検出する。
【００３０】図５に測定すべき回転偏位が軸５０４のものである回転偏位測定装置の側部横断面図を示す。軸５０４はディスクの下側上の切欠き５１６を定める下方向に突出する周縁リップ５１２を備えたディスク支承部材５０８に接続してある。この切欠き内には図４の導電性片体４０４と同様の導電性エミッター片体５２０が配設してある。基材５２４はディスク支承部材５０８下側に配設され、基材５２４にはこれも図３の（Ａ）と図４の実施態様のセンサーと同様の半径方向に位置付けられたセンサー５２８の列が含まれている。基材５２４の上面にはディスク支承部材５０８の周縁リップ５１２を摺動自在に受入れる円形溝５３２も形成してある。溝５３２は勿論、ディスク支承部材５０８の回転運動用のガイドとして作用する。ディスクの周縁リップ５１２は絶縁層が基材上で必要とされないようエミッター片体５２０を基材５２４の上面との非接触状態に維持するのに充分な高さになっている。
【００３１】図２及び図５の実施態様において、突出部（図２のレール２２０，２２４及び図５の周縁リップ５１２）は移動自在型プレート又はディスクの一部分をその対応する基材との非接触状態にするよう機能する。勿論、各種の形状にされ位置付けられた突出部を提供出来よう。例えば、３個の隔置されたニップルが上方板又はディスクから下方に延在して基材と接触する状態にて上方移動自在型ディスク又はプレートと下方基材を維持出来よう。又、こうしたニップルを３個だけ使用することで移動自在型プレート又はディスクと基材と間の接触、従って、摩擦を最低にし、プレート又はディスクと基材の間の安定した３点接触を維持する傾向があろう。
【００３２】図６は軸６０４の角偏位又は回転偏位を測定する装置の他の実施態様の斜視図である。軸６０４と共に回転するよう半円形導電性プレート６０８が設置してある。基材６１６がプレート６０８の下側に位置付けられ、基材６１６にはその上面内に３個のＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２及び材料の導電性片体６３４が含まれている。各ＦＥＴセンサーは他方の２個のセンサーの少なくとも一部分と同心的になるよう（平行に延在するソース領域，ドレン領域，チャンネル領域と共に）半円形にて形成され、材料の片体６３４はセンサーの周わりに同心的に形成してある。従って、ＦＥＴセンサー６２０はＦＥＴセンサー６２４の一部分、ＦＥＴセンサー６３２の一部分を包囲し、一方、ＦＥＴセンサー６２８はＦＥＴセンサー６２４，６３２の他方の部分を包囲する。各センサーは個々の縁部コネクター６３５に接続され、従って、先に述べた如く、適切な検出回路に接続される。導電性片体６３４はＡＣ電圧源６３６に接続される。ＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２上方及び導電性片体６３４上方の基材６１６上方に誘電／絶縁層６３７が配設してある。プレート６０８は導電性片体６３４の半分の周わりと同様、ＦＥＴセンサーの少なくとも３個のセンサーの部分を常時カバーするよう誘電／絶縁層６３７の表面と接触し、その表面上を摺動する。
【００３３】ＡＣ電圧源６３６によって導電性片体６３４に供給された信号はこの導電性片体とプレート６０８の間にキャパシタンスを発生させ、このキャパシタンスは勿論、結果的にプレート上に電荷を発生させプレートから出る電界を生ぜしめる。この様にしてＡＣ電圧源６３６との容量性結合によりプレート６０８上にＡＣ電界が発生される。
【００３４】作動にあたり、ＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２はプレート６０８により発生され且つかくしてプレートでカバーされるセンサーのガイド部分により発生される電界により有効とされるセンサーの比率を示す信号を発生する。これらの信号は逆に軸６０４の角位置、従って、軸が接続される物体の角位置を定める。
【００３５】図７は複数個の力の場エミッター７０８がプレートの下面に沿って隔置された列にて配設される上方の移動自在型プレート７０４を含むバーニア型偏位測定装置の横断面斜視図である。エミッターは点線で示される如く、プレート７０４の横方向に位置付けられた電気的に導電性の片体又は同様に横方向に位置付けられた磁化された片体に出来よう。プレート７０４は上方絶縁層７１６が形成される基材７１２上に配設される。基材７１２の上面には複数個の横方向に延在する隔置された検出素子７２０が形成されている。これらの検出素子は例示的にＦＥＴ又はＭＡＧＦＥＴに出来よう。理解される如く、エミッターの列７０８の最先端の力の場エミッターはプレート７０４が０位置にある際個々の最先端力の場検出素子７２０に対向して位置付けられる。力の場検出素子７２０に対する力の場エミッター７０８のこの相対的構成はバーニア・スケール配列と類似している。これは基材７１２に対するプレート７０４の僅かの相対的運動でも検出出来るようにする。また、矢印７２４で示された方向におけるプレート７０４の僅かの運動の場合、最先端力の場エミッターは最先端での場検出素子と非整合状態となり、端部の力の場エミッターからの第２のエミッターがプレートの移動している方向に応じて端部の力の場検出素子から２番目の素子と整合するようになる。力の場検出素子７２０はプレート７０４の運動の大きさ従ってプレートが接続されている物体の運動の大きさを示す読取り値を提供するようこの整合した力の場エミッター７０８の近接度を検出する。
【００３６】図８は移動自在型プレート８０８の下側の横方向に配設された片体８０４の導電性片体の位置、従ってプレートが取付けられる物体の位置を表わすディジタル出力信号を発生する偏位測定装置の斜視図である。基材８１２にはプレート８０８が基材上方で移動される際導電性片体８０４で発生される電界でセンサーの異なる組合せが提供されるよう基材の表面上の想像グリッドの選択された交差部に位置付けられた複数個のセンサー８１６が含まれ、これらの組合せは２進符号化出力信号を発生する。例えば、センサー８１６ａが導電性片体８０４と重なるとこれらのセンサーは数字３を表わす信号を発生しよう。この様にして、ディジタル出力信号が発生され、基材８１２上方の導電性片体８０４の異なる位置、従ってプレート８０８に接続された物体の異なる位置を表わす。
【００３７】図９は軸９０４の角変位を測定する回転変位変換器の側面図である。軸９０４はその下端部において設置ディスク９０８に接続され、この設置ディスク９０８上には軸９０４の回転時に回転すべくプレート９１２が設置プレートたるディスク９０８の下方に位置付けられるよう少なくとも３個のばね９１６（その中２個を示す）によりエミッター・ディスクたるプレート９１２が設置される。ばね９１６は例示的にベリリウム銅で作成されよう。プレート９１２は軽く検出基材９２０上に載置し、検出基材９２０の上面は絶縁層９２４で被覆される。図９の装置は図４に示されたものと同様の様式で作動し、エミッター・プレート９１２のばね設置は検出基材９２０の上面上でプレート９１２の回転の安定性を維持すべく軽い圧力を提供する。
【００３８】図１０は先に説明した如く横方向に位置付けられたセンサーの列を有する検出基材９３２が上に配設された設置板９３０を含む偏位測定装置の他の実施態様の平面図である。検出基材９３２上方にはエミッター支持構造９３４が位置付けてある。この支持構造には、（これも点線で示された）導電性片体９３９を有する（点線で示された）エミッター・プレート９３８が配設してある下側にて中央部分９３７から反対方向に延在する２対の脚部９３５，９３６を備えたＨ型部分が含まれている。脚部９３５，９３６の横方向にタブ９４０が延在し、このタブには位置と運動を測定すべき物体を接続出来よう。脚部９３５，９３６はその自由端部において設置板９３０に取付けられるが、矢印９４１で示された方向における中央部分９３７の運動を可能にするのに充分な可撓性があり、弾力性がある。こうした運動は先に説明したごとく、検出基材９３２により検出出来る。有利には、エミッター支持構造９３４は所望の可撓性を提供すべく薄いベリリウム銅材料製である。
【００３９】図１１は変換器を取付けてある物体９５０の歪を測定するよう適合したリニア偏位変換器の平面図である。変換器には逆Ｕ形ベース９５２が含まれ、このベースには検出基材９５４が設置してある。先に説明した如く、検出基材９５４上方には下側に形成された材料の導電性片体９５８を有するエミッター・プレート９５６が摺動するよう配設してある。図示のごとく、４個の脚部９６０ａ，９６０ｂ，９６０ｃ及び９６０ｄが一端部においてエミッター・プレート９５６、他端部において設置ベース９５２に各々枢軸的に接続されている。長い接続脚部９６２，９６４が各々脚部９６０ｃ，９６０ｄから横方向に延在し、歪を測定すべき物体９５０にその自由端部９６２ａ及び９６４ａにて枢軸的に取付けてある。脚部９６０ａ，９６０ｂ，９６０ｃ，９６０ｄ、接続脚部９６２及び９６４は実質的に横方向において非可撓性である。
【００４０】物体９５０が引離されるか又は共に絞られる歪を受けると、接続脚部９６２，９６４の自由端部９６２ａ，９６４ａは離動されるか又は相互に向って移動されこうした運動は逆にエミッター・プレート９５６を矢印９６６で示された如く上方向又は下方向に移動させる。即ち、接続脚部９６２，９６４の端部が相互に向って移動されると、エミッター・プレート９５６に取付けられた脚部９６０ｃ及び９６０ｄの端部が上方向に枢軸運動され、かくしてエミッター・プレートを上方に移動させる。逆に、接続脚部９６２，９６４の自由端部９６２ａ，９６４ａが各々離動されると、エミッター・プレート９５６は下方に移動される。勿論、検出基材９５４に対するエミッター・プレート９５６の相対的運動は先に述べた如く測定可能であり、物体９５０内の歪を測定する。
【００４１】図１２は図１０のリニア偏位変換器を採用してある単一軸歪測定変換器を部分的に破断した斜視図である。図１２の歪変換器の構造と作動については前述した係属中の出願第４２４，４０６号に示してあり、本願では参考として導入してある。簡単に述べると、ピボット・アーム９７０は、歪を測定すべき物体に取付けてある。脚部９７２，９７４が相互に向って接離自在に移動される際枢軸運動するようになされる。ピボット・アーム９７０の端部は図１０の構造のタブ９４０に対応する突出部９７６に接続される。図１０の構造は変換器の構成部品が含まれているハウジング９８２の端壁９８０に９７８の箇所で取付けて示してある。ピボット・アーム９７０の上方向又は下方向への枢軸運動により変換器のエミッター・プレートの運動が生じ、これは測定可能であり、かくしてピボット・アーム９７０の運動、従って、脚部９７２，９７４の運動の測定を提供する。この様にして、脚部９７２，９７４が取付けられる物体内の歪を測定出来る。
【００４２】前述した配列は本発明の諸原理の適用を例示的にしたものに過ぎないことを理解すべきである。本発明の技術思想及び範囲から逸脱せずに多数の改変と代替的配列を当技術の熟知者により案出可能であり、前掲の特許請求の範囲はこうした改変と配列を保護する意図がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏位測定装置、（Ａ）の装置に使用するために適した電界効果型トランジスター、（Ａ）の装置に使用するために適したスプリット・ドレン磁界効果型トランジスター等全て本発明の諸原理によるものを各々部分的に破断して示す斜視図である。
【図２】エミッター基材が検出基材に対しレール上で直線状に摺動するよう配設してある偏位測定装置の部分端部斜視図である。
【図３】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の等角図及び（Ａ）の装置のエミッター素子の検出基材の側部部分横断面図である。
【図４】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の他の実施態様の等角図である。
【図５】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の更に他の実施態様の側部横断面図である。
【図６】半ディスクエミッターを利用している回転偏位測定装置の実施態様の斜視図である。
【図７】測定のバーニア原理を利用している、リニア偏位測定装置の側部横断面図である。
【図８】本発明に従って物体の位置と運動を表わすディジタル出力を発生する偏位測定装置の斜視図である。
【図９】エミッター・ディスクに対するばね懸下設置を備えた回転偏位測定装置の側部立面図である。
【図１０】本発明に従って作成されたリニア偏位変換器の他の実施態様の平面図である。
【図１１】物体内の歪を測定するよう適合したリニア偏位変換器の平面図である。
【図１２】図１０の装置を利用している単一軸歪変換器の斜視図である。
【符号の説明】
４ 物体
８ プレート
１２ 基材
１６ 片体
２０ 電圧源
２４ ＦＥＴ
２８ ソース領域
３２ ドレン領域
３６ チャンネル領域
４０ 電圧源
４４ 計器
４８ 絶縁層
５２ 信号処理回路
５６ ソース領域
６０ ＤＣ電流源
６４ ドレン領域
６８ ドレン領域
７２ チャンネル領域
７４ 電流検出器
２０４ エミッター・プレート
２０８ 片体
２１２ 電圧源
２１６ 絶縁層
２２０ レール
２２４ レール
２２８ 基材
２３２ センサー素子
２３６ 溝
２４０ 溝
３０４ 軸
３０８ 基材
３１２ センサー
３１６ ディスク
３２０ タブ
３２４ 絶縁層
３２８ 電圧源
４０４ 片体
４０８ ディスク
４１２ 軸
４１６ 電圧源
４２０ 基材
４２４ センサー
４２８ 絶縁層
５０４ 軸
５０８ ディスク支承部材
５１２ 周縁リップ
５１６ 切欠き
５２０ エミッター片体
５２４ 基材
５２８ センサー
５３２ 円形溝
６０４ 軸
６０８ プレート
６１６ 基材
６２０ ＦＥＴセンサー
６２４ ＦＥＴセンサー
６２８ ＦＥＴセンサー
６３２ ＦＥＴセンサー
６３４ 片体
６３５ 縁部コネクター
６３６ ＡＣ電圧源
６３７ 誘電／絶縁層
７０４ プレート
７０８ エミッター
７１２ 基材
７１６ 絶縁層
７２０ 検出素子
７２４ 方向
８０４ 片体
８０８ プレート
８１２ 基材
８１６ センサー
８１６ａ センサー
９０４ 軸
９０８ 設置ディスク
９１２ プレート
９１６ ばね
９２０ 検出基材
９２４ 絶縁層
９３０ 設置板
９３２ 検出基材
９３４ エミッター支持構造
９３５ 脚部
９３６ 脚部
９３７ 中央部分
９３８ エミッター・プレート
９３９ 片体
９４０ タブ
９４１ 矢印
９５０ 物体
９５２ ベース
９５４ 検出基材
９５６ エミッター・プレート
９５８ 片体
９６０ａ 脚部
９６０ｂ 脚部
９６０ｃ 脚部
９６０ｄ 脚部
９６２ 接続脚部
９６２ａ 自由端部
９６４ 接続脚部
９６４ａ 自由端部
９６６ 矢印
９７０ ピボット・アーム
９７２ 脚部
９７４ 脚部
９７６ 突出部
９７８ 取付け箇所
９８０ 端壁
９８２ ハウジング
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に物体の偏位又は位置を検出する装置に関するもので、更に詳細には物体の偏位が他の素子に対する相対的な物体の移動時に電気的に測定され、これにより物体が摺動（機械的）接触を維持する様な装置に関するものである。
【０００２】各種機械的及び電気的システムの作動においては、システムの一部の素子又はシステムの一部になっていない一部の物体の位置及び偏位を監視することが必要である。例えば、ロボット・システムにおいては、アーム、指又は他の把持素子等といったシステムの各種構成部品の運動と位置を監視し制御することがほぼ常時必要である。一部の監視制御ではその機能達成のためロボット・システムに要求される機敏性と精度を備えている。
【０００３】
【従来の技術】位置と偏位を検出する先行技術の機構は位置又は偏位を監視すべき物品又は物体と一部のゲージ、針又は他の目視インジケーターの間の直接的接続をしばしば利用している。従って、物品又は物体の運動はそれに応じたゲージ又は針の運動を生ぜしめよう。予測される如く、こうした機構は典型的には大型でかさばるものであり、監視機能の実施に精度が欠け、信頼性がない。
【０００４】位置と偏位の測定用の電子装置が近年相当使用されて来ており、少なくとも部分的には先行技術の機構のかさ高性と不正確性の問題を解決してはいるが、こうした装置は設計上複雑であり、そのため製造と維持が困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は要素又は物品の位置及び運動を測定する簡単、効率的且つ信頼性のある装置を提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的はコンパクトであり、移動部品の少ない装置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は位置を測定すべき構成要素が他の素子に対して軽い摺動接触状態にて相対的に移動するような装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は半導体及び集積回路を使用して、実施上特に適しているような装置を提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は装置の少なくとも一部分に対し慣用的な集積回路組立て技術を利用して組立てることが出来るような装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の前掲の目的と他の諸目的は物体の位置と運動を測定するよう適合した偏位測定装置の１つの特定の例示的実施態様で実現される。偏位測定装置には表面領域上での場エミッター素子の位置における変動に併せて値が変化する電気的出力信号を発生すべく、上に絶縁被膜が形成されている少なくとも１つの表面領域が形成されたセンサー（又は複数個のセンサー）が含まれている。位置と運動を決定すべき物体に場エミッター素子が接続され、物体は場エミッター素子がそれと軽く接触した状態で表面領域上方を摺動されるようセンサーに対し相対的に移動するよう配設してある。物体の運動と位置はこうしてセンサー（又は複数個のセンサー）により発生され、電気的信号により決定される。
【００１１】本発明の一局面によれば、場エミッター素子は他端部が物体移動時に表面領域に軽く接触して表面領域上方を摺動するよう物体に対して一端部において接続された薄い箔タブで構成されている。
【００１２】本発明の他の局面によれば、場エミッター素子は全体的に表面領域上で単に存在し、物体移動時にその表面領域上方を摺動するよう物体上に配設された材料の片体から構成されている。
【００１３】本発明の更に他の局面によれば、場エミッター素子で電界を発生させるよう電圧が場エミッター素子に供給され、センサーは、場エミッター素子で発生された電界及び各種電界効果型トランジスターに対する表面領域上の場エミッター素子の相対的位置を連続的に検出する電界効果型トランジスターの列で構成されている。代替的に、場エミッター素子は磁化され、センサーは場エミッター素子で発生される磁界及び各種磁界効果型トランジスターに対する場エミッター素子の相対的位置を検出するスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターの列を含むことが出来る。
【００１４】本発明の他の局面によれば、偏位測定装置は位置を測定すべき物体に接続された磁化され又は電気的に充電される回転可能な又は直線的に移動可能な場エミッター素子及び場エミッター素子と物体の位置を検出する磁界又は電界検出器の列を利用している。
【００１５】本発明の前掲の及び他の諸目的、諸特徴及び諸利点については添附図面に関連した以下の詳細な説明の考察から明らかとなろう。
【００１６】
【実施例】図１の（Ａ）を参照すると、この図には物体４の運動の自由度１を測定する偏位変換器又はセンサーの１つの例示的実施態様が示してある。（単にプレートの形態になっている）物体４は任意の形状または形態をとることが出来、物品の位置と運動を決定すべきロボット・システムまたは他の機械的構造の一部分にあり得る。物体４はプレート８に取付けられ、このプレート８は逆に基材１２の上方の全体的に面状の表面と摺動自在に接触して配設してある。その下側でプレート８内で横方向に延在する形態で導電性材料の片体１６が形成され、この片体１６はこの導電性片体１６で電界を発生可能にする電圧源２０に接続してある。プレート８は例えば、シリコン又はサファイア製に出来よう。
【００１７】基材１２は例えば、シリコン製であり、その上方面状表面にはプレート８の位置、従って、物体４の位置を検出するセンサーの作動部品が含まれている。特に例えば慣用的なマイクロ製造技術により基材１２の上面上には横方向に延在する電界効果型トランジスター（ＦＥＴ）２４の列が配設され、形成されている。ＦＥＴは良く知られている半導体装置であり、基材１２内に形成された導電性ソース領域２８、ソース領域から隔置され全体的にソース領域と平行に形成された導電性ドレン領域３２及びソース領域とドレン領域の間に配設された導電性チャンネル領域３６が含まれている。ソース領域２８とドレン領域３２は電流がチャンネル領域３６を通じて両方の領域の間に流されるよう電圧源４０により異なる電位差に維持される。チャンネル領域３６の導電率はチャンネル領域に近接して位置付けられた電荷（又は電界）で影響される。従って、導電性片体１６をチャンネル領域３６に近接するよう移動させると、チャンネル領域を通じて向けられる電流の大きさが変化し、これは計器（電流計）４４により検出されよう。導電性片体１６の配列はＦＥＴのソース領域とドレン領域の間の電流の流れを制御するようＦＥＴ２４の各ＦＥＴのゲートとして効果的に作用する。
【００１８】基材１２の上面上には例えば窒化ケイ素、又は二酸化ケイ素又はダイアモンド被膜製の絶縁層４８が配設してある。絶縁層４８は導電性片体１６をＦＥＴ２４から絶縁させること及び基材１２の表面上でのプレート８の容易な摺動を可能にするよう作用する。
【００１９】各ＦＥＴ２４は例示的に図１の（Ｂ）に示される如く電圧源と電流計を含む個々の信号処理回路５２に接続してある。ＦＥＴ２４内の電流を測定することにより、基材１２上の導電性片体１６の位置は決定可能とされ、かくして物体４の位置と運動が決定される。ＦＥＴの作動と弁の説明については、１９８８年８月２０日付け発行の米国特許第４，７６７，９７３号に見出され、本願では参考として導入してある。
【００２０】プレート８内に形成され、電圧源２０に接続された導電性片体１６を利用することに対する代替例は正電荷又は負電荷を含む材料片体を提供することにある。例えば、片体１６は内部に電子を打込んだポリテトラフルオロエチレンで例示的に形成可能である。
【００２１】図１の（Ａ）の実施態様に対する代替例にはＦＥＴ２４の周わりに導電性材料の層を含み、従って、ＦＥＴを基材１２から遠方に位置付けることである。これらの導電性層又はゲートは基材１２上での導電性片体１６の運動が基材１２内に位置付けられた導電性層の表面上に電荷を誘因し、これらの電荷がこれらのＦＥＴのチャンネル領域の導電率に影響するよう対応する遠方のＦＥＴのゲート内で反映されるようその対応する遠方のＦＥＴのゲートに電気的に接続される。各種導電性層に対する導電性片体１６の近接度、従って、物体４の位置と運動の測定を行なうことが出来る。
【００２２】図１の（Ａ）の構造に対する他の代替例にはエレクトレットが埋設された材料シートを絶縁層４８とシートたるプレート８の間に位置付け、導電性片体１６をアースに接続することが含まれる。エレクトレット・シートは通常、各ＦＥＴ２４に当たる電界を発生する。導電性片体１６がＦＥＴに近接して移動するようシートたるプレート８がエレクトレット・シート上で移動される際、導電性片体は通常そのＦＥＴに当たっているエレクトレット・シートから少なくとも一部分の電界を偏向させる。これは導電性片体１６の位置が決定され、それによりＦＥＴが電流充電信号を発生するようそのＦＥＴ内の電流を変える。
【００２３】図１の（Ａ）の構造内にＦＥＴ２４を使用する代わりに、図１の（Ｃ）に示された如きスプリット・ドレン磁界効果型トランジスター（ＭＡＧＦＥＴＳ）を採用出来よう。こうした場合、ＭＡＧＦＥＴＳはＤＣ電流源６０に接続されたソース領域５６、２個のドレン領域６４，６８及びソース領域と２個のドレン領域の間に配設された導電性チャンネル領域７２を含むよう基材１２の上面上に形成されよう。導電性片体１６は各ＭＡＧＦＥＴと２個のドレン領域６４，６８の間の電流の流れに影響するよう磁化可能材料の片体で構成されよう。チャンネル領域７２上に当たる磁界が存在しない場合は、電流はソース領域５６からチャンネル領域７２を通って同等に２個のドレン領域６４，６８へ流れる。磁化された片体１６がＭＡＧＦＥＴＳの１つに重なる際といった磁界の存在時には、チャンネル領域を通る流れが偏向されてそのドレン領域より一層一方のドレン領域へ流れ、偏向の大きさ、従って、２個のドレン領域に流れる電流の不均衡は磁界の強度に依存している。従って、例えば、電流検出器７４により２個のドレン領域６４，６８内の電流不均衡を測定することにより、磁化された片体１６、従って、プレート８と物体４の位置の決定を行なうことが出来る。
【００２４】物体４はプレート８に接続されてプレート８を物体移動時に移動させるよう示してあるが、物体は代替的に基材１２に接続し、その基材を固定プレートに対して相対的に移動させることが出来よう。物体４の運動はそれで検出されよう。
【００２５】図２は本発明により作成された偏位変換器の他の実施態様の部分的に分割した斜視図を示す。この実施態様において、エミッター・プレート２０４にはプレート内で横方向に位置付けられ２１２の電圧源に接続された材料の導電性片体２０８が含まれている。絶縁層２１６がエミッター・プレート２０４の下側に配設され、絶縁層２１６にはエミッター・プレート２０４から下方に突出する一対の全体的に平行に長手方向に延在するレール２２０，２２４が形成してある。基材２２８はエミッター・プレート２０４の下側に配設され、基材２２８には基材内で横方向に配設された複数個のセンサー素子２３２が含まれている。一対の全体的に平行な溝２３６及び２４０が各々レール２２０，２２４を摺動的に受入れるよう基材２２８の上面に形成してある。レール２２０，２２４は、レールが溝２３６，２４０に接触する場所を除き、基材２２８の上面との非接触状態に絶縁層２１６を維持するのに充分な高さに形成されている。従って、基材２２８に対するエミッター・プレート２０４の相対的摺動運動は接触し、従って摩擦を低減化することにより容易にされる。エミッター・プレート２０４の位置と運動の測定は図１の（Ａ）に関連して説明した様式と同様の様式で実施される。
【００２６】図３の（Ａ）は軸３０４の回転偏位を測定する装置の等角図を示す。軸３０４は基材３０８内で回転するよう設置され、この基材内には環状又は円形構成にてセンサー３１２の列が配設してある。ディスク３１６が軸の回転に併せて回転するよう基材３０８上方で軸３０４上に設置してある。基材３０８上方及びセンサー３１２上方に配設された絶縁層３２４の上面に下端部が接触し、その表面上を掃引するよう可撓的で弾力的な電気的導電性の箔片体又はタブ３２０が上端部においてディスク３１６の底部に取付けてある。タブ３２０の下端部はディスク３１６と軸３０４の回転時にセンサー３１２の列上方で円形路内にて移動する。タブ３２０の下端部が移動してセンサー附近に来る際、センサー３１２で検出される電界を内部に発生すべく電圧源３２８がタブ３２０に接続されている。タブ３２０は例示的にベリリウム銅で構成されよう。
【００２７】図３の（Ｂ）はタブ３２０の下端部と基材３０８の部分の分割した側部横断面図を示す。タブの近接を示す信号を発生する２個以上のセンサー３１２にタブ３２０の下端部が典型的に重なることが図３の（Ｂ）から注目されよう。先に説明した如く、センサー３１２はＦＥＴ又はＭＡＧＦＥＴのいずれかに出来よう。
【００２８】図４は軸４１２上に設置されたディスク４０８の下側で半径方向に延在するよう形成された導電性片体４０４で図３の（Ａ）の箔製タブ３２０が置換される回転変位測定装置の他の実施態様の等角図である。電圧源４１６は導電性片体４０４で電界を発生可能とする電圧を導電性片体４０４に供給する。基材４２０には全体的に基材の上面上で円形に配列されたセンサー４２４の列が含まれている。絶縁層４２８は基材４２０及びセンサー４２４に重なる。
【００２９】ディスク４０８は図３の（Ａ）の実施態様とは異なり、絶縁層４２８上に直接設置され、摺動可能に絶縁層と接触するよう回転されよう。勿論、導電性片体４０４とディスク４０８及び軸４１２の角度位置は容易に決定可能であり、それによりセンサー４２４は先に説明した如く導電性片体の存在を検出する。
【００３０】図５に測定すべき回転偏位が軸５０４のものである回転偏位測定装置の側部横断面図を示す。軸５０４はディスクの下側上の切欠き５１６を定める下方向に突出する周縁リップ５１２を備えたディスク支承部材５０８に接続してある。この切欠き内には図４の導電性片体４０４と同様の導電性エミッター片体５２０が配設してある。基材５２４はディスク支承部材５０８下側に配設され、基材５２４にはこれも図３の（Ａ）と図４の実施態様のセンサーと同様の半径方向に位置付けられたセンサー５２８の列が含まれている。基材５２４の上面にはディスク支承部材５０８の周縁リップ５１２を摺動自在に受入れる円形溝５３２も形成してある。溝５３２は勿論、ディスク支承部材５０８の回転運動用のガイドとして作用する。ディスクの周縁リップ５１２は絶縁層が基材上で必要とされないようエミッター片体５２０を基材５２４の上面との非接触状態に維持するのに充分な高さになっている。
【００３１】図２及び図５の実施態様において、突出部（図２のレール２２０，２２４及び図５の周縁リップ５１２）は移動自在型プレート又はディスクの一部分をその対応する基材との非接触状態にするよう機能する。勿論、各種の形状にされ位置付けられた突出部を提供出来よう。例えば、３個の隔置されたニップルが上方板又はディスクから下方に延在して基材と接触する状態にて上方移動自在型ディスク又はプレートと下方基材を維持出来よう。又、こうしたニップルを３個だけ使用することで移動自在型プレート又はディスクと基材と間の接触、従って、摩擦を最低にし、プレート又はディスクと基材の間の安定した３点接触を維持する傾向があろう。
【００３２】図６は軸６０４の角偏位又は回転偏位を測定する装置の他の実施態様の斜視図である。軸６０４と共に回転するよう半円形導電性プレート６０８が設置してある。基材６１６がプレート６０８の下側に位置付けられ、基材６１６にはその上面内に３個のＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２及び材料の導電性片体６３４が含まれている。各ＦＥＴセンサーは他方の２個のセンサーの少なくとも一部分と同心的になるよう（平行に延在するソース領域，ドレン領域，チャンネル領域と共に）半円形にて形成され、材料の片体６３４はセンサーの周わりに同心的に形成してある。従って、ＦＥＴセンサー６２０はＦＥＴセンサー６２４の一部分、ＦＥＴセンサー６３２の一部分を包囲し、一方、ＦＥＴセンサー６２８はＦＥＴセンサー６２４，６３２の他方の部分を包囲する。各センサーは個々の縁部コネクター６３５に接続され、従って、先に述べた如く、適切な検出回路に接続される。導電性片体６３４はＡＣ電圧源６３６に接続される。ＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２上方及び導電性片体６３４上方の基材６１６上方に誘電／絶縁層６３７が配設してある。プレート６０８は導電性片体６３４の半分の周わりと同様、ＦＥＴセンサーの少なくとも３個のセンサーの部分を常時カバーするよう誘電／絶縁層６３７の表面と接触し、その表面上を摺動する。
【００３３】ＡＣ電圧源６３６によって導電性片体６３４に供給された信号はこの導電性片体とプレート６０８の間にキャパシタンスを発生させ、このキャパシタンスは勿論、結果的にプレート上に電荷を発生させプレートから出る電界を生ぜしめる。この様にしてＡＣ電圧源６３６との容量性結合によりプレート６０８上にＡＣ電界が発生される。
【００３４】作動にあたり、ＦＥＴセンサー６２０，６２４，６２８及び６３２はプレート６０８により発生され且つかくしてプレートでカバーされるセンサーのガイド部分により発生される電界により有効とされるセンサーの比率を示す信号を発生する。これらの信号は逆に軸６０４の角位置、従って、軸が接続される物体の角位置を定める。
【００３５】図７は複数個の力の場エミッター７０８がプレートの下面に沿って隔置された列にて配設される上方の移動自在型プレート７０４を含むバーニア型偏位測定装置の横断面斜視図である。エミッターは点線で示される如く、プレート７０４の横方向に位置付けられた電気的に導電性の片体又は同様に横方向に位置付けられた磁化された片体に出来よう。プレート７０４は上方絶縁層７１６が形成される基材７１２上に配設される。基材７１２の上面には複数個の横方向に延在する隔置された検出素子７２０が形成されている。これらの検出素子は例示的にＦＥＴ又はＭＡＧＦＥＴに出来よう。理解される如く、エミッターの列７０８の最先端の力の場エミッターはプレート７０４が０位置にある際個々の最先端力の場検出素子７２０に対向して位置付けられる。力の場検出素子７２０に対する力の場エミッター７０８のこの相対的構成はバーニア・スケール配列と類似している。これは基材７１２に対するプレート７０４の僅かの相対的運動でも検出出来るようにする。また、矢印７２４で示された方向におけるプレート７０４の僅かの運動の場合、最先端力の場エミッターは最先端での場検出素子と非整合状態となり、端部の力の場エミッターからの第２のエミッターがプレートの移動している方向に応じて端部の力の場検出素子から２番目の素子と整合するようになる。力の場検出素子７２０はプレート７０４の運動の大きさ従ってプレートが接続されている物体の運動の大きさを示す読取り値を提供するようこの整合した力の場エミッター７０８の近接度を検出する。
【００３６】図８は移動自在型プレート８０８の下側の横方向に配設された片体８０４の導電性片体の位置、従ってプレートが取付けられる物体の位置を表わすディジタル出力信号を発生する偏位測定装置の斜視図である。基材８１２にはプレート８０８が基材上方で移動される際導電性片体８０４で発生される電界でセンサーの異なる組合せが提供されるよう基材の表面上の想像グリッドの選択された交差部に位置付けられた複数個のセンサー８１６が含まれ、これらの組合せは２進符号化出力信号を発生する。例えば、センサー８１６ａが導電性片体８０４と重なるとこれらのセンサーは数字３を表わす信号を発生しよう。この様にして、ディジタル出力信号が発生され、基材８１２上方の導電性片体８０４の異なる位置、従ってプレート８０８に接続された物体の異なる位置を表わす。
【００３７】図９は軸９０４の角変位を測定する回転変位変換器の側面図である。軸９０４はその下端部において設置ディスク９０８に接続され、この設置ディスク９０８上には軸９０４の回転時に回転すべくプレート９１２が設置プレートたるディスク９０８の下方に位置付けられるよう少なくとも３個のばね９１６（その中２個を示す）によりエミッター・ディスクたるプレート９１２が設置される。ばね９１６は例示的にベリリウム銅で作成されよう。プレート９１２は軽く検出基材９２０上に載置し、検出基材９２０の上面は絶縁層９２４で被覆される。図９の装置は図４に示されたものと同様の様式で作動し、エミッター・プレート９１２のばね設置は検出基材９２０の上面上でプレート９１２の回転の安定性を維持すべく軽い圧力を提供する。
【００３８】図１０は先に説明した如く横方向に位置付けられたセンサーの列を有する検出基材９３２が上に配設された設置板９３０を含む偏位測定装置の他の実施態様の平面図である。検出基材９３２上方にはエミッター支持構造９３４が位置付けてある。この支持構造には、（これも点線で示された）導電性片体９３９を有する（点線で示された）エミッター・プレート９３８が配設してある下側にて中央部分９３７から反対方向に延在する２対の脚部９３５，９３６を備えたＨ型部分が含まれている。脚部９３５，９３６の横方向にタブ９４０が延在し、このタブには位置と運動を測定すべき物体を接続出来よう。脚部９３５，９３６はその自由端部において設置板９３０に取付けられるが、矢印９４１で示された方向における中央部分９３７の運動を可能にするのに充分な可撓性があり、弾力性がある。こうした運動は先に説明したごとく、検出基材９３２により検出出来る。有利には、エミッター支持構造９３４は所望の可撓性を提供すべく薄いベリリウム銅材料製である。
【００３９】図１１は変換器を取付けてある物体９５０の歪を測定するよう適合したリニア偏位変換器の平面図である。変換器には逆Ｕ形ベース９５２が含まれ、このベースには検出基材９５４が設置してある。先に説明した如く、検出基材９５４上方には下側に形成された材料の導電性片体９５８を有するエミッター・プレート９５６が摺動するよう配設してある。図示のごとく、４個の脚部９６０ａ，９６０ｂ，９６０ｃ及び９６０ｄが一端部においてエミッター・プレート９５６、他端部において設置ベース９５２に各々枢軸的に接続されている。長い接続脚部９６２，９６４が各々脚部９６０ｃ，９６０ｄから横方向に延在し、歪を測定すべき物体９５０にその自由端部９６２ａ及び９６４ａにて枢軸的に取付けてある。脚部９６０ａ，９６０ｂ，９６０ｃ，９６０ｄ、接続脚部９６２及び９６４は実質的に横方向において非可撓性である。
【００４０】物体９５０が引離されるか又は共に絞られる歪を受けると、接続脚部９６２，９６４の自由端部９６２ａ，９６４ａは離動されるか又は相互に向って移動されこうした運動は逆にエミッター・プレート９５６を矢印９６６で示された如く上方向又は下方向に移動させる。即ち、接続脚部９６２，９６４の端部が相互に向って移動されると、エミッター・プレート９５６に取付けられた脚部９６０ｃ及び９６０ｄの端部が上方向に枢軸運動され、かくしてエミッター・プレートを上方に移動させる。逆に、接続脚部９６２，９６４の自由端部９６２ａ，９６４ａが各々離動されると、エミッター・プレート９５６は下方に移動される。勿論、検出基材９５４に対するエミッター・プレート９５６の相対的運動は先に述べた如く測定可能であり、物体９５０内の歪を測定する。
【００４１】図１２は図１０のリニア偏位変換器を採用してある単一軸歪測定変換器を部分的に破断した斜視図である。図１２の歪変換器の構造と作動については前述した係属中の出願第４２４，４０６号に示してあり、本願では参考として導入してある。簡単に述べると、ピボット・アーム９７０は、歪を測定すべき物体に取付けてある。脚部９７２，９７４が相互に向って接離自在に移動される際枢軸運動するようになされる。ピボット・アーム９７０の端部は図１０の構造のタブ９４０に対応する突出部９７６に接続される。図１０の構造は変換器の構成部品が含まれているハウジング９８２の端壁９８０に９７８の箇所で取付けて示してある。ピボット・アーム９７０の上方向又は下方向への枢軸運動により変換器のエミッター・プレートの運動が生じ、これは測定可能であり、かくしてピボット・アーム９７０の運動、従って、脚部９７２，９７４の運動の測定を提供する。この様にして、脚部９７２，９７４が取付けられる物体内の歪を測定出来る。
【００４２】前述した配列は本発明の諸原理の適用を例示的にしたものに過ぎないことを理解すべきである。本発明の技術思想及び範囲から逸脱せずに多数の改変と代替的配列を当技術の熟知者により案出可能であり、前掲の特許請求の範囲はこうした改変と配列を保護する意図がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏位測定装置、（Ａ）の装置に使用するために適した電界効果型トランジスター、（Ａ）の装置に使用するために適したスプリット・ドレン磁界効果型トランジスター等全て本発明の諸原理によるものを各々部分的に破断して示す斜視図である。
【図２】エミッター基材が検出基材に対しレール上で直線状に摺動するよう配設してある偏位測定装置の部分端部斜視図である。
【図３】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の等角図及び（Ａ）の装置のエミッター素子の検出基材の側部部分横断面図である。
【図４】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の他の実施態様の等角図である。
【図５】本発明に従って作成された回転偏位測定装置の更に他の実施態様の側部横断面図である。
【図６】半ディスクエミッターを利用している回転偏位測定装置の実施態様の斜視図である。
【図７】測定のバーニア原理を利用している、リニア偏位測定装置の側部横断面図である。
【図８】本発明に従って物体の位置と運動を表わすディジタル出力を発生する偏位測定装置の斜視図である。
【図９】エミッター・ディスクに対するばね懸下設置を備えた回転偏位測定装置の側部立面図である。
【図１０】本発明に従って作成されたリニア偏位変換器の他の実施態様の平面図である。
【図１１】物体内の歪を測定するよう適合したリニア偏位変換器の平面図である。
【図１２】図１０の装置を利用している単一軸歪変換器の斜視図である。
【符号の説明】
４ 物体
８ プレート
１２ 基材
１６ 片体
２０ 電圧源
２４ ＦＥＴ
２８ ソース領域
３２ ドレン領域
３６ チャンネル領域
４０ 電圧源
４４ 計器
４８ 絶縁層
５２ 信号処理回路
５６ ソース領域
６０ ＤＣ電流源
６４ ドレン領域
６８ ドレン領域
７２ チャンネル領域
７４ 電流検出器
２０４ エミッター・プレート
２０８ 片体
２１２ 電圧源
２１６ 絶縁層
２２０ レール
２２４ レール
２２８ 基材
２３２ センサー素子
２３６ 溝
２４０ 溝
３０４ 軸
３０８ 基材
３１２ センサー
３１６ ディスク
３２０ タブ
３２４ 絶縁層
３２８ 電圧源
４０４ 片体
４０８ ディスク
４１２ 軸
４１６ 電圧源
４２０ 基材
４２４ センサー
４２８ 絶縁層
５０４ 軸
５０８ ディスク支承部材
５１２ 周縁リップ
５１６ 切欠き
５２０ エミッター片体
５２４ 基材
５２８ センサー
５３２ 円形溝
６０４ 軸
６０８ プレート
６１６ 基材
６２０ ＦＥＴセンサー
６２４ ＦＥＴセンサー
６２８ ＦＥＴセンサー
６３２ ＦＥＴセンサー
６３４ 片体
６３５ 縁部コネクター
６３６ ＡＣ電圧源
６３７ 誘電／絶縁層
７０４ プレート
７０８ エミッター
７１２ 基材
７１６ 絶縁層
７２０ 検出素子
７２４ 方向
８０４ 片体
８０８ プレート
８１２ 基材
８１６ センサー
８１６ａ センサー
９０４ 軸
９０８ 設置ディスク
９１２ プレート
９１６ ばね
９２０ 検出基材
９２４ 絶縁層
９３０ 設置板
９３２ 検出基材
９３４ エミッター支持構造
９３５ 脚部
９３６ 脚部
９３７ 中央部分
９３８ エミッター・プレート
９３９ 片体
９４０ タブ
９４１ 矢印
９５０ 物体
９５２ ベース
９５４ 検出基材
９５６ エミッター・プレート
９５８ 片体
９６０ａ 脚部
９６０ｂ 脚部
９６０ｃ 脚部
９６０ｄ 脚部
９６２ 接続脚部
９６２ａ 自由端部
９６４ 接続脚部
９６４ａ 自由端部
９６６ 矢印
９７０ ピボット・アーム
９７２ 脚部
９７４ 脚部
９７６ 突出部
９７８ 取付け箇所
９８０ 端壁
９８２ ハウジング
【特許請求の範囲】
【請求項１】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が磁化され、前記各検出手段の各々が場発生素子の運動路下側の第１表面領域においてソース領域、２個のドレン領域及び前記ソース領域と前記２個のドレン領域の間に位置付けられたチャンネル領域を有するスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターを含み、かくして場発生素子が前記磁界効果型トランジスターの或る近く内に移動する際前記スプリット・ドレン磁界効果型トランジスターが出力信号を発生することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項２】前記基材がシリコンで構成され、前記場発生素子が磁化材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の偏位測定装置。
【請求項３】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が電界を生ずるためのエレクトレット手段を含み、前記場発生素子は接地され、前記検出手段が各々、エレクトレット手段下側の、ソース領域、ドレン領域、及び前記ソース領域と前記ドレン領域の間に位置付けられたチャンネル領域を有する電界効果型トランジスターを含み、前記場発生素子が前記電界効果型トランジスターの或る近く内に位置付けられて通常エレクトレット手段から当たる電界が前記電界効果型トランジスターのチャンネル領域から偏向分離される際に前記電界効果型トランジスターが出力信号を発生することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項４】前記エレクトレット手段が、電子を含有し、各電界効果型トランジスターの少なくともチャンネル領域上方及び場発生素子の運動路下方に配設されたポリテトラフルオロエチレンの片体より成ることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】偏位を測定すべき物体と、少なくとも１つの表面領域が形成され、該表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記表面領域上で摺動するよう前記表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成り、前記センサー手段は、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む偏位測定装置において、前記支承部材と場発生素子が一端部において前記物体に接続された可撓性フォイル・タブより成り、当該タブの他端部が物体移動時に前記絶縁被膜上を摺動するよう、前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設されることを特徴とする偏位測定装置。
【請求項６】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と、該第１表面領域に配設された検出素子の全体的に円形の列であって場発生素子が前記検出素子の或る近く内のときに信号を発生する該検出素子とを有するセンサー手段であって、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む該センサー手段と、物体の移動の際に前記絶縁被膜と摺動接触して回転するよう配設されたディスク手段を含み、これにより場発生素子を検出素子の列を横断する経路にて移動せしめる支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が前記ディスク手段から下方に懸下する材料の弾性片体を含み該弾性片体の下端部がディスク手段の回転時に前記経路内にて前記絶縁被膜に接触し前記絶縁被膜上で摺動することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項７】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と、該第１表面領域に配設された検出素子の全体的に円形の列であって場発生素子が前記検出素子の或る近く内のときに信号を発生する該検出素子とを有するセンサー手段であって、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む該センサー手段と、物体の移動の際に前記絶縁被膜と摺動接触して回転するよう配設されたディスク手段を含み、これにより場発生素子を検出素子の列を横断する経路にて移動せしめる支承部材とより成り、前記場発生素子がディスク手段の回転時に前記経路上を横断するよう前記ディスク手段の下側で半径方向に配設された延在する導電体を含む偏位測定装置において、前記ディスク手段がディスク手段の回転時に第１表面領域と接触して第１表面領域上を摺動する下方に突出している突出部を含み、従って前記導電体が第１表面領域との接触外に維持されることを特徴とする偏位測定装置。
【請求項８】前記基材が更にディスク手段の回転時に内部での摺動を可能にするよう、前記突出部を受け入れる円形に配列された溝を含むことを特徴とする請求項７に記載の偏位測定装置。
【請求項９】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、検出手段の前記列が場発生素子の運動方向において第１表面領域上の線内に全体的に配設され、前記支承部材が該支承部材の移動時に第１表面領域と接触し第１表面領域上を摺動する下方に突出した突出部を含むことを特徴とする偏位測定装置。
【請求項１０】前記突出部が一対の全体的に平行なレールを含み、前記基材が内部での摺動を可能にするよう前記一対のレールを受け入れる前記第１表面領域内に形成された一対の全体的に平行な溝を含むことを特徴とする請求項９に記載の偏位測定装置。
【請求項１１】前記突出部が少なくとも３個の隔置された下方向に突出するニップルを含むことを特徴とする請求項９に記載の偏位測定装置。
【請求項１２】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してあり、前記力の場発生手段が全体的にその中心において軸に設置されたディスク、下方に向けられた力の場を発生するべくディスクの下側上に形成されたエミッター素子を含み、前記センサーが全体的に前記円内で連続状に配列されている回転偏位測定装置において、前記エミッター素子が、絶縁被膜と接触して絶縁被膜上を摺動するようディスクから下方に延在する弾性タブより成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１３】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してあり、前記力の場発生手段が全体的にその中心において軸に設置されたディスク、下方に向けられた力の場を発生するべくディスクの下側上に形成されたエミッター素子を含み、前記センサーが全体的に前記円内で連続状に配列されている回転偏位測定装置において、前記エミッター素子が、ディスクの下側で半径方向外方へ延在するよう配設された材料の導電性片体より成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１４】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してある回転偏位測定装置において、前記力の場発生手段が、軸に取り付けられた設置手段と、下方に出る力の場を発生するエミッター手段と、エミッター手段が前記絶縁被膜と摺動接触して配設されるようエミッター手段を設置手段に弾力的に接続するばね手段とより成り、前記ばね手段が設置手段に対して接離自在のエミッター手段の相対的運動を可能にする事から成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１５】物体の運動を測定する偏位変換器であって、対面する接触関係にて配設され物体の移動時に一方の基材が前記物体と接続されて移動し他方の基材上方で摺動する一対の基材と、前記一方の基材の対面する表面に沿って長手方向に隔置された複数個の力の場エミッターであって、各々力の場の強度が前記各エミッターに近い程大きくなる該力の場エミッターと、前記他方の基材に対する前記一方の基材の或る相対的運動範囲に対し、その範囲の或る点の各検出素子が前記エミッターに直接対向して位置付けられた唯一の素子となるよう前記他方の基材の対面する表面に沿って長手方向に隔置された多数の力の場検出素子であって、それが位置付けられる力の場の強度を示す信号を発生するに適合した力の場検出素子と、前記エミッターに対する前記検出素子の相対的運動の大きさを示す前記検出素子により発生された信号に応答する手段と、前記基材の一つの基材の対面する表面上に配設された絶縁被膜から成る偏位変換器において、前記力の場エミッターが永久磁石であり、前記検出素子がスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターであることを特徴とする変換器。
【請求項１６】物体の運動を測定するリニア偏位変換器であって、べース・プレートと、ベース・プレート上に配設され表面領域での場発生素子の位置を検出するよう基材の表面領域に位置付けられたセンサー手段を含む基材と、前記表面領域上に配設された絶縁層と、絶縁層と摺動可能に接触して配設され、場発生素子を含むエミッター・プレートと、エミッター・プレートが設置され物体が接続される中央部分と各々相互に反対方向に中央部分の反対側から延在している少なくとも２個の横方向の弾力的脚部を有する支承手段とより成り、当該脚部の自由端部はベース・プレートに枢軸的に取り付けられ、物体移動時に、中央部分、したがってエミッター・プレートと場発生素子は基材に対して相対的に移動することを特徴とするリニア偏位変換器。
【請求項１７】物体における歪みを測定する装置であって、ベース・プレートと、ベース・プレート上に配設され、表面領域において場発生素子の位置を検出する基材の表面領域に位置付けられたセンサー手段を含む基材と、前記表面領域上に配設された絶縁層と、絶縁層と摺動接触状態に配設され、場発生素子を含むエミッター・プレートと、第１と第２のＴ型素子であって、各々長脚部と該長脚部に直角に配設された短脚部とを有する該第１と第２のＴ型素子を含む取り付け手段より成り、各短脚部はエミッター・プレートの個々の側部をベース・プレートに枢軸的に接続し、長脚部は全体的に相互に平行に同一方向に延在してその自由端部において物体に枢軸的に取り付けられ、前記長脚部を相互に接離自在に移動させる物体での歪みがエミッター・プレートを基材上で摺動させることを特徴とする装置。
【請求項１】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が磁化され、前記各検出手段の各々が場発生素子の運動路下側の第１表面領域においてソース領域、２個のドレン領域及び前記ソース領域と前記２個のドレン領域の間に位置付けられたチャンネル領域を有するスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターを含み、かくして場発生素子が前記磁界効果型トランジスターの或る近く内に移動する際前記スプリット・ドレン磁界効果型トランジスターが出力信号を発生することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項２】前記基材がシリコンで構成され、前記場発生素子が磁化材料で構成されることを特徴とする請求項１に記載の偏位測定装置。
【請求項３】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が電界を生ずるためのエレクトレット手段を含み、前記場発生素子は接地され、前記検出手段が各々、エレクトレット手段下側の、ソース領域、ドレン領域、及び前記ソース領域と前記ドレン領域の間に位置付けられたチャンネル領域を有する電界効果型トランジスターを含み、前記場発生素子が前記電界効果型トランジスターの或る近く内に位置付けられて通常エレクトレット手段から当たる電界が前記電界効果型トランジスターのチャンネル領域から偏向分離される際に前記電界効果型トランジスターが出力信号を発生することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項４】前記エレクトレット手段が、電子を含有し、各電界効果型トランジスターの少なくともチャンネル領域上方及び場発生素子の運動路下方に配設されたポリテトラフルオロエチレンの片体より成ることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】偏位を測定すべき物体と、少なくとも１つの表面領域が形成され、該表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記表面領域上で摺動するよう前記表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成り、前記センサー手段は、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む偏位測定装置において、前記支承部材と場発生素子が一端部において前記物体に接続された可撓性フォイル・タブより成り、当該タブの他端部が物体移動時に前記絶縁被膜上を摺動するよう、前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設されることを特徴とする偏位測定装置。
【請求項６】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と、該第１表面領域に配設された検出素子の全体的に円形の列であって場発生素子が前記検出素子の或る近く内のときに信号を発生する該検出素子とを有するセンサー手段であって、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む該センサー手段と、物体の移動の際に前記絶縁被膜と摺動接触して回転するよう配設されたディスク手段を含み、これにより場発生素子を検出素子の列を横断する経路にて移動せしめる支承部材とより成る偏位測定装置において、前記場発生素子が前記ディスク手段から下方に懸下する材料の弾性片体を含み該弾性片体の下端部がディスク手段の回転時に前記経路内にて前記絶縁被膜に接触し前記絶縁被膜上で摺動することを特徴とする偏位測定装置。
【請求項７】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と、該第１表面領域に配設された検出素子の全体的に円形の列であって場発生素子が前記検出素子の或る近く内のときに信号を発生する該検出素子とを有するセンサー手段であって、前記表面領域上に配設された絶縁被膜を含む該センサー手段と、物体の移動の際に前記絶縁被膜と摺動接触して回転するよう配設されたディスク手段を含み、これにより場発生素子を検出素子の列を横断する経路にて移動せしめる支承部材とより成り、前記場発生素子がディスク手段の回転時に前記経路上を横断するよう前記ディスク手段の下側で半径方向に配設された延在する導電体を含む偏位測定装置において、前記ディスク手段がディスク手段の回転時に第１表面領域と接触して第１表面領域上を摺動する下方に突出している突出部を含み、従って前記導電体が第１表面領域との接触外に維持されることを特徴とする偏位測定装置。
【請求項８】前記基材が更にディスク手段の回転時に内部での摺動を可能にするよう、前記突出部を受け入れる円形に配列された溝を含むことを特徴とする請求項７に記載の偏位測定装置。
【請求項９】偏位を測定すべき物体と、第１表面領域と該第１表面領域に配設された検出手段の列を形成した基材を含み、該第１表面領域に対する場発生素子の近接度の変化に応じて変化する値の電気出力信号を発生するに適したセンサー手段と、物体の移動時に前記第１表面領域上で摺動するよう前記第１表面領域に接触して配設され、かくして該表面領域への前記場発生素子の近接度を変えて前記センサー手段の前記電気出力信号の値を変える支承部材とより成る偏位測定装置において、検出手段の前記列が場発生素子の運動方向において第１表面領域上の線内に全体的に配設され、前記支承部材が該支承部材の移動時に第１表面領域と接触し第１表面領域上を摺動する下方に突出した突出部を含むことを特徴とする偏位測定装置。
【請求項１０】前記突出部が一対の全体的に平行なレールを含み、前記基材が内部での摺動を可能にするよう前記一対のレールを受け入れる前記第１表面領域内に形成された一対の全体的に平行な溝を含むことを特徴とする請求項９に記載の偏位測定装置。
【請求項１１】前記突出部が少なくとも３個の隔置された下方向に突出するニップルを含むことを特徴とする請求項９に記載の偏位測定装置。
【請求項１２】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してあり、前記力の場発生手段が全体的にその中心において軸に設置されたディスク、下方に向けられた力の場を発生するべくディスクの下側上に形成されたエミッター素子を含み、前記センサーが全体的に前記円内で連続状に配列されている回転偏位測定装置において、前記エミッター素子が、絶縁被膜と接触して絶縁被膜上を摺動するようディスクから下方に延在する弾性タブより成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１３】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してあり、前記力の場発生手段が全体的にその中心において軸に設置されたディスク、下方に向けられた力の場を発生するべくディスクの下側上に形成されたエミッター素子を含み、前記センサーが全体的に前記円内で連続状に配列されている回転偏位測定装置において、前記エミッター素子が、ディスクの下側で半径方向外方へ延在するよう配設された材料の導電性片体より成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１４】回転偏位測定装置であって、回転偏位を測定し、長い軸線の周りに回転するよう設置された軸と、横方向に延在し軸の回転時に回転し下方向に出る力の場を発生するよう軸上に設置された力の場発生手段と、センサーに対する力の場の近接度の変化に応じて値の変化する信号を発生するよう力の場発生手段の運動路下方で全体的に円内に配列された複数個のセンサーと、前記センサーを覆う絶縁被膜とより成り、前記力の場発生手段が前記絶縁被膜と摺動可能に接触して配設してある回転偏位測定装置において、前記力の場発生手段が、軸に取り付けられた設置手段と、下方に出る力の場を発生するエミッター手段と、エミッター手段が前記絶縁被膜と摺動接触して配設されるようエミッター手段を設置手段に弾力的に接続するばね手段とより成り、前記ばね手段が設置手段に対して接離自在のエミッター手段の相対的運動を可能にする事から成ることを特徴とする回転偏位測定装置。
【請求項１５】物体の運動を測定する偏位変換器であって、対面する接触関係にて配設され物体の移動時に一方の基材が前記物体と接続されて移動し他方の基材上方で摺動する一対の基材と、前記一方の基材の対面する表面に沿って長手方向に隔置された複数個の力の場エミッターであって、各々力の場の強度が前記各エミッターに近い程大きくなる該力の場エミッターと、前記他方の基材に対する前記一方の基材の或る相対的運動範囲に対し、その範囲の或る点の各検出素子が前記エミッターに直接対向して位置付けられた唯一の素子となるよう前記他方の基材の対面する表面に沿って長手方向に隔置された多数の力の場検出素子であって、それが位置付けられる力の場の強度を示す信号を発生するに適合した力の場検出素子と、前記エミッターに対する前記検出素子の相対的運動の大きさを示す前記検出素子により発生された信号に応答する手段と、前記基材の一つの基材の対面する表面上に配設された絶縁被膜から成る偏位変換器において、前記力の場エミッターが永久磁石であり、前記検出素子がスプリット・ドレン磁界効果型トランジスターであることを特徴とする変換器。
【請求項１６】物体の運動を測定するリニア偏位変換器であって、べース・プレートと、ベース・プレート上に配設され表面領域での場発生素子の位置を検出するよう基材の表面領域に位置付けられたセンサー手段を含む基材と、前記表面領域上に配設された絶縁層と、絶縁層と摺動可能に接触して配設され、場発生素子を含むエミッター・プレートと、エミッター・プレートが設置され物体が接続される中央部分と各々相互に反対方向に中央部分の反対側から延在している少なくとも２個の横方向の弾力的脚部を有する支承手段とより成り、当該脚部の自由端部はベース・プレートに枢軸的に取り付けられ、物体移動時に、中央部分、したがってエミッター・プレートと場発生素子は基材に対して相対的に移動することを特徴とするリニア偏位変換器。
【請求項１７】物体における歪みを測定する装置であって、ベース・プレートと、ベース・プレート上に配設され、表面領域において場発生素子の位置を検出する基材の表面領域に位置付けられたセンサー手段を含む基材と、前記表面領域上に配設された絶縁層と、絶縁層と摺動接触状態に配設され、場発生素子を含むエミッター・プレートと、第１と第２のＴ型素子であって、各々長脚部と該長脚部に直角に配設された短脚部とを有する該第１と第２のＴ型素子を含む取り付け手段より成り、各短脚部はエミッター・プレートの個々の側部をベース・プレートに枢軸的に接続し、長脚部は全体的に相互に平行に同一方向に延在してその自由端部において物体に枢軸的に取り付けられ、前記長脚部を相互に接離自在に移動させる物体での歪みがエミッター・プレートを基材上で摺動させることを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【特許番号】特許第３１０７８４２号（Ｐ３１０７８４２）
【登録日】平成１２年９月８日（２０００．９．８）
【発行日】平成１２年１１月１３日（２０００．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３８８４２
【出願日】平成３年２月１２日（１９９１．２．１２）
【公開番号】特開平４−２１３００３
【公開日】平成４年８月４日（１９９２．８．４）
【審査請求日】平成９年１１月２１日（１９９７．１１．２１）
【出願人】（５９１０４２８５０）サーコス グループ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＲＣＯＳ ＧＲＯＵＰ
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−４８７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５６−１０３３１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭４６−６８３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５４−５９１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５２−６３３６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】英国特許出願公開１０８８７９４（ＧＢ，Ａ）
【登録日】平成１２年９月８日（２０００．９．８）
【発行日】平成１２年１１月１３日（２０００．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成３年２月１２日（１９９１．２．１２）
【公開番号】特開平４−２１３００３
【公開日】平成４年８月４日（１９９２．８．４）
【審査請求日】平成９年１１月２１日（１９９７．１１．２１）
【出願人】（５９１０４２８５０）サーコス グループ (1)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＲＣＯＳ ＧＲＯＵＰ
【参考文献】
【文献】特開 昭６１−４８７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５６−１０３３１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭４６−６８３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５４−５９１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５２−６３３６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−６０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】英国特許出願公開１０８８７９４（ＧＢ，Ａ）
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