JPH0756442B2 - Sensor device for capacitive distance measurement - Google Patents
Sensor device for capacitive distance measurementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、センサボディとセン
サエレメントと、制御ユニットと、ケーブルとを備えた
非接触距離測定用センサ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact distance measuring sensor device having a sensor body, a sensor element, a control unit and a cable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、センサボディ、このセンサボ
ディに設けられて自己と測定対象との間の距離を非接触
計測するセンサエレメント、このセンサエレメントに測
定電圧を供給すると共に距離を決定するために測定電圧
を評価する制御手段としての制御ユニット、及び前記セ
ンサボディと制御ユニットとの間に設けられて測定電圧
を伝えるために用いられるケーブルとを備えたセンサ装
置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a sensor body, a sensor element provided on the sensor body for measuring the distance between itself and an object to be measured in a non-contact manner, for supplying a measurement voltage to the sensor element and determining the distance In addition, there is known a sensor device including a control unit as a control unit for evaluating a measurement voltage, and a cable provided between the sensor body and the control unit and used for transmitting the measurement voltage.
【０００３】このセンサ装置は、センサエレメントと測
定対象との間の距離を測定することができる。例えば、
測定対象が金属である場合は、容量性または誘導性手
段、すなわち、センサエレメントおよび測定対象を電極
とするコンデンサの容量またはインダクタンスを計測す
る手段が用いられる。その他、装置の構成によって光学
的または音響学的手段が用いられる場合もある。This sensor device can measure the distance between the sensor element and the object to be measured. For example,
When the measurement object is a metal, a capacitive or inductive means, that is, a means for measuring the capacitance or inductance of the sensor element and the capacitor having the measurement object as an electrode is used. In addition, optical or acoustic means may be used depending on the configuration of the device.
【０００４】センサ装置のセンサ本体が工具に固定され
ていれば、測定対象であるワークピース（加工片）に対
して工具を位置決めすることができ、それによってワー
クピースを好適な態様で加工することができる。この位
置決めを行う制御装置は、実測値を受信して、この実測
値と予め決められたセット値とを比較してセンサ本体ま
たは工具の位置を制御する。If the sensor body of the sensor device is fixed to the tool, the tool can be positioned with respect to the workpiece (workpiece) to be measured, and the workpiece can be machined in a suitable manner. You can The control device that performs this positioning receives the actual measurement value and compares the actual measurement value with a predetermined set value to control the position of the sensor body or the tool.
【０００５】工具として、例えば、レーザビームを発生
し、そのビームによってワークピースを切断したり、そ
の他の処理を施すレーザ切断装置がある。As a tool, for example, there is a laser cutting device which generates a laser beam and cuts a workpiece by the beam or performs other processing.
【０００６】上記型式のセンサ装置の開発の当初、セン
サエレメントばかりでなく、センサ用電子回路の大部分
はセンサ本体内に配設されていた。従って、ケーブルが
外れセンサ本体が制御ユニットから分断された場合、制
御ユニットはその分断を検出することができた。このよ
うな場合、制御ユニットが警告信号を発し、これによっ
てセンサ本体を位置決めする制御装置を動作不能とした
り、その動作を停止したりしていた。At the beginning of the development of the above type of sensor device, not only the sensor element but most of the sensor electronic circuit was located in the sensor body. Therefore, when the cable is disconnected and the sensor body is disconnected from the control unit, the control unit can detect the disconnection. In such a case, the control unit issues a warning signal, which renders the control device for positioning the sensor body inoperable or stops its operation.
【０００７】しかしながら、センサ本体内にセンサ用電
子回路をまとめると、数々の不利益が伴う。例えば、セ
ンサ本体の内部には、電子部品を取り付けるための空間
がほんのわずかしかない。このため、かかる電子部品の
取り付けや較正の作業に長時間を要し、これがかなりの
コスト上昇の要因となった。また、電子部品の取り付け
る必要性から、センサ本体（これらがノズル状であれば
ノズル本体）を精巧に設計しなければならず、それがま
たコストがかさむ要因となった。特に、ワークピースや
測定対象を限られた空間の中で三次元加工する場合に
は、できる限りセンサボディを細くすることが要求され
るが、電子部品をセンサボディ内にまとめることはセン
サボディ極細化の障害となる。さらに、レーザ切断工具
とともに作動し、切断路のすぐ近辺にセンサボディが位
置する場合、センサボディは大量の熱に曝されるため、
センサボディの内部ではセンサ用電子部品が非常に加熱
され、その結果、センサボディから供給される計測値
（実際の値）は温度により変化してしまう危険があっ
た。However, if the sensor electronic circuits are integrated in the sensor body, a number of disadvantages are involved. For example, there is very little space inside the sensor body for mounting electronic components. For this reason, it takes a long time to attach and calibrate the electronic components, which causes a considerable cost increase. Further, because of the necessity of mounting electronic parts, the sensor main body (the nozzle main body if these are nozzle-shaped) has to be elaborately designed, which has been another factor of cost increase. In particular, when three-dimensionally processing a workpiece or measurement object in a limited space, it is required to make the sensor body as thin as possible, but it is very important to combine electronic components in the sensor body. Will be an obstacle to the conversion. Furthermore, when working with a laser cutting tool and the sensor body is located in the immediate vicinity of the cutting path, the sensor body is exposed to large amounts of heat,
The electronic components for the sensor are extremely heated inside the sensor body, and as a result, the measured value (actual value) supplied from the sensor body may change depending on the temperature.
【０００８】上記の欠点を解消するため、センサボディ
から距離の離れた位置にセンサ用電子回路を配設するこ
ととした。より正確には、センサ用電子回路は、長さ数
メートルのケーブルによってセンサボディに接続され
る。ケーブルは遮蔽（シールド）することもできる。例
えば、遮蔽を能動的に行うには、センサエレメントに表
れる計測信号をコンデンサ及び利得Ｖ＝１の増幅器を介
して遮蔽導体（シールディング）に供給すればよい。In order to solve the above drawbacks, the sensor electronic circuit is arranged at a position distant from the sensor body. More precisely, the sensor electronics are connected to the sensor body by a cable several meters long. The cable can also be shielded. For example, in order to perform the shielding actively, the measurement signal appearing on the sensor element may be supplied to the shielding conductor (shielding) via a capacitor and an amplifier having a gain V = 1.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ケーブルが外れセンサ
用電子回路がセンサボディから分断されると、制御ユニ
ットは実測値を誤って認識してしまう。すなわち、制御
ユニットは、正常動作時の距離ではあり得ない程の非常
に大きな実測値（距離）を検出する。その結果、制御ユ
ニットは距離を減じるための動作を行う。このことは、
センサエレメントおよびセンサボディを測定対象（加工
片）に対して移動させる危険性が非常に強く、センサ装
置を損傷させる恐れがある。When the cable is disconnected and the sensor electronic circuit is disconnected from the sensor body, the control unit erroneously recognizes the measured value. That is, the control unit detects a very large actual measurement value (distance) that cannot be the distance during normal operation. As a result, the control unit takes action to reduce the distance. This is
There is a very high risk of moving the sensor element and the sensor body with respect to the measurement target (workpiece), which may damage the sensor device.
【００１０】例えば、容量性距離測定用センサ装置で
は、ケーブルがセンサボディから外れると、ケーブルの
信号路がどこにも接続されないので、制御ユニットは大
きな容量の減少を計測することになる。しかし、この現
象は、センサボディまたはセンサエレメントと測定対象
（加工片）との間の距離が、正常動作距離よりも非常に
大きくなった場合にも生じる。このため、計測信号に基
づいて明瞭な警報信号を発生することは不可能である。For example, in a capacitive distance measuring sensor device, when the cable is disconnected from the sensor body, the signal path of the cable is not connected anywhere, so the control unit will measure a large reduction in capacitance. However, this phenomenon also occurs when the distance between the sensor body or sensor element and the measurement target (workpiece) becomes much larger than the normal operating distance. Therefore, it is impossible to generate a clear alarm signal based on the measurement signal.
【００１１】この発明は、前述の形式のセンサ装置を改
良して、全てのセンサ用電子回路がセンサボディ外に配
設され、センサボディが制御ユニットから分断されたか
否かを感知することができるセンサ装置を提供すること
を目的とする。The present invention is an improvement over the sensor device of the type described above, in which all the sensor electronics are arranged outside the sensor body and it is possible to detect whether the sensor body is disconnected from the control unit. An object is to provide a sensor device.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段及び作用】この発明による
センサ装置は、センサボディに確認抵抗器が取り付けら
れ、確認抵抗器はケーブルに接続され、制御手段たる制
御ユニットは、測定電圧に影響を及ぼさない審問電圧を
ケーブルを介して確認抵抗器に与え、確認抵抗器の抵抗
値を審問するように形成されることを特徴とする。In the sensor device according to the present invention, a confirmation resistor is attached to the sensor body, the confirmation resistor is connected to the cable, and the control unit as the control means affects the measured voltage. The interrogation voltage is applied to the confirmation resistor via a cable, and the resistance value of the confirmation resistor is interrogated.
【００１３】確認抵抗器の抵抗値を予め知っておけば、
確認抵抗器すなわちセンサボディが制御ユニットに接続
されているか否かは、審問電圧に伴う審問電流の値をモ
ニタすることにより判定することが可能である。従っ
て、例えば、センサボディと制御ユニットとが分離し、
審問電流の流れが途切れると、警告信号を簡単に発生す
ることができる。これによって、センサボディやセンサ
エレメントが誤って測定対象または加工片に対して位置
決めされることを防ぐことができる。If the resistance value of the confirmation resistor is known in advance,
Whether the verification resistor or sensor body is connected to the control unit can be determined by monitoring the value of the interrogation current associated with the interrogation voltage. Therefore, for example, the sensor body and the control unit are separated,
When the flow of the inquiry current is interrupted, a warning signal can be easily generated. This can prevent the sensor body and the sensor element from being erroneously positioned with respect to the measurement target or the workpiece.
【００１４】また、制御ユニットは、確認抵抗器の審問
抵抗値が予め設定された抵抗値に一致しない場合や、予
め設定された抵抗値から一定値（閾値）ずれた場合にも
警報信号を発生することができる。審問抵抗値は、審問
電圧と審問電流とから計算される。マイクロプロセッサ
をこのために用いることができる。すなわち、審問抵抗
値と予め設定された抵抗値や予め設定された閾値との比
較は、対応して設けられた比較器またはマイクロコンピ
ュータを用いたソフトウェア処理によって行われる。Further, the control unit also generates an alarm signal when the inquiry resistance value of the confirmation resistor does not match the preset resistance value or when the preset resistance value deviates from the preset resistance value by a constant value (threshold value). can do. The inquiry resistance value is calculated from the inquiry voltage and the inquiry current. A microprocessor can be used for this. That is, the inquiry resistance value is compared with the preset resistance value or the preset threshold value by software processing using a correspondingly provided comparator or microcomputer.
【００１５】形式の相違するセンサボディごとに異なる
抵抗値の確認抵抗器を割り当てれば、審問電流の絶対値
に基づいてセンサを識別することができる。このため
に、確認抵抗器の審問抵抗値（または電流）と一以上の
予め設定された抵抗値（または電流）とを比較する比較
器を設ける。そして、審問抵抗値（電流）を一以上の予
め設定された抵抗値（電流）と比較していき、その中で
対応する抵抗値（電流）を発見する。By assigning confirmation resistors having different resistance values to sensor bodies of different types, the sensor can be identified based on the absolute value of the inquiry current. For this purpose, a comparator is provided which compares the interrogation resistance value (or current) of the verification resistor with one or more preset resistance values (or current). Then, the inquiry resistance value (current) is compared with one or more preset resistance values (current) to find the corresponding resistance value (current).
【００１６】この発明の好適な実施例によれば、制御装
置は、距離計測に先立って、あるいは距離計測の間連続
して、あるいは距離計測の間に間欠的に、確認抵抗器の
抵抗値または電流を審問するように構成される。この結
果、何らかの理由によってセンサボディと制御ユニット
の間のケーブル接続が外れてしまっても、距離計測中に
センサボディと加工片（または測定対象）とが相互に誤
って位置決めされることがなくなる。According to a preferred embodiment of the present invention, the control device is configured to detect the resistance value or the resistance of the confirmation resistor prior to the distance measurement, continuously during the distance measurement, or intermittently during the distance measurement. Configured to interrogate current. As a result, even if the cable connection between the sensor body and the control unit is disconnected for some reason, the sensor body and the work piece (or the measurement target) will not be erroneously positioned with respect to each other during the distance measurement.
【００１７】この発明による図示実施例によれば、測定
電圧として交流電圧が用いられ、審問電圧としては直流
電圧が用いられる。交流測定電圧は、例えば容量性及び
誘導性センサ装置用として、直流電圧は、制御ユニット
とセンサボディとの間の接続状態を検出するために簡単
に測定できるので、審問電圧として有利である。According to the illustrated embodiment according to the invention, an alternating voltage is used as the measuring voltage and a direct voltage is used as the interrogation voltage. AC measuring voltages are advantageous as interrogation voltages, for example for capacitive and inductive sensor devices, as DC voltages can be easily measured to detect the connection between the control unit and the sensor body.
【００１８】この発明の他の非常に有利な例によれば、
直流電圧と交流測定電圧とは同軸ケーブルの同じ中心部
導体を介して伝えられ、確認抵抗器は同軸ケーブルの中
心部導体とシールド導体との間に接続される。従って、
測定電圧と審問電圧とを両方とも伝えるにも、２つの導
線部を有する単一のケーブルが必要なだけである。しか
も、このケーブルは測定電圧だけを伝える時にも使用し
なければならず、従って、新たに、他の電線やケーブル
といった審問電圧を伝える手段を付加する必要がない。According to another very advantageous example of the invention,
The DC voltage and the AC measured voltage are transmitted through the same central conductor of the coaxial cable, and the verification resistor is connected between the central conductor and the shield conductor of the coaxial cable. Therefore,
To carry both the measurement voltage and the inquiry voltage, only a single cable with two conductors is required. Moreover, this cable must be used also when transmitting only the measured voltage, and therefore it is not necessary to newly add a means for transmitting the inquiry voltage such as another electric wire or cable.
【００１９】この実施例では、例えば容量性または誘導
性センサ装置が用いられる。この構成において、確認抵
抗器は距離測定値には何ら影響しない。例えば、容量性
センサ装置における測定容量は同軸ケーブルの中心部導
体（またはコア）とアース（加工片）との間の容量であ
る。これに対し、確認抵抗器は同軸ケーブルの中心部導
体とシールド導体との間に設けられる。アクティブシー
ルド（active shielding）を用いる場合、シールド導体
と中心部導体とは同電位からなり、その結果制御ユニッ
トとセンサボディとの間が正確に接続されているなら
ば、確認抵抗器には電流が流れない。距離測定値は交流
測定電圧から例えばフィルタ等を用いて発生されるだけ
であるので、直流電圧または審問電圧はやはり距離測定
値には影響がない。誘導性センサ装置の場合には、確認
抵抗器はセンサエレメントまたはコイル装置と直列に接
続される。In this embodiment, for example, a capacitive or inductive sensor device is used. In this configuration, the verification resistor has no effect on the distance measurement. For example, the measured capacitance in a capacitive sensor device is the capacitance between the center conductor (or core) of a coaxial cable and ground (workpiece). On the other hand, the confirmation resistor is provided between the central conductor and the shield conductor of the coaxial cable. When using active shielding, if the shield conductor and the center conductor are of the same potential, so that the control unit and the sensor body are correctly connected, then the verification resistor will see no current. Not flowing. The DC voltage or the interrogation voltage still has no effect on the distance measurement, since the distance measurement is only generated from the AC measurement voltage, for example by means of a filter or the like. In the case of an inductive sensor device, the verification resistor is connected in series with the sensor element or coil device.
【００２０】この発明による非常に有利なさらに他の例
によれば、確認抵抗器はセンサボディに取り付けられた
ソケット内に配置され、このソケットにケーブルがプラ
グを介して接続される。この型式の確認抵抗器の装着に
よってセンサボディの組立が簡単になることは明らかで
ある。ソケットをセンサボディ内に挿入する前に確認抵
抗器をソケットに接続することができるからである。ソ
ケットがセンサボディに固定されるということは、確認
抵抗器も同様にセンサボディに取り付けられる。誘導性
センサ装置が用いられた場合は、確認抵抗器は、コネク
タソケット内に絶縁体によって保持されたコネクタソケ
ットの二つに分割されたの中心部導体間に接続されるよ
うにコネクタソケット内に配設することができる。絶縁
体はその場合確認抵抗器をも収容する。According to a further advantageous further development of the invention, the verification resistor is arranged in a socket mounted on the sensor body, to which the cable is connected via a plug. It is clear that mounting this type of verification resistor simplifies the assembly of the sensor body. This is because the verification resistor can be connected to the socket before inserting the socket into the sensor body. The fact that the socket is fixed to the sensor body means that the verification resistor is likewise attached to the sensor body. If an inductive sensor device is used, the verification resistor is placed in the connector socket such that it is connected between the two center conductors of the connector socket held by the insulator in the connector socket. It can be provided. The insulator then also houses the verification resistor.
【００２１】マイクロメタルフィルム抵抗器（micromel
f resistor）は確認抵抗器として好適に用いられ、特に
寸法が小さく、従って極めて簡単な方法によってコネク
タソケット内に組み込むことができる。Micro metal film resistor (micromel
The f resistor) is preferably used as a verification resistor and has a particularly small size and can therefore be installed in the connector socket in a very simple manner.
【００２２】すでに述べたように、センサ装置は容量的
に作動させることができ、その場合センサエレメントは
容量性エレメントであり、実質的にコンデンサの一個の
電極を形成し、他の電極は測定対象（または加工片）に
よって形成される。As already mentioned, the sensor device can be operated capacitively, in which case the sensor element is a capacitive element, substantially forming one electrode of the capacitor, the other electrode being the object to be measured. (Or processed piece).
【００２３】また、センサ装置は誘導的に作動させるこ
とができ、この場合センサエレメントは誘導性エレメン
トである。例えば、測定対象（または加工片）からの距
離の関数としてインダクタンスが変化する一個または一
組の誘導コイルが誘導エレメントとして用いられる。The sensor device can also be operated inductively, in which case the sensor element is an inductive element. For example, one or a set of induction coils whose inductance changes as a function of the distance from the object to be measured (or workpiece) is used as the induction element.
【００２４】個々の計測信号は容量またはインダクタン
スの変化の情報を含み、その結果制御ユニットはセンサ
ボディまたはセンサエレメントの測定対象または加工片
からの距離をこの情報に基づいて決定することができ
る。The individual measuring signal contains information on the change in capacitance or inductance, so that the control unit can determine the distance of the sensor body or sensor element from the object to be measured or the workpiece based on this information.
【００２５】[0025]
【実施例】次に図によってこの発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２６】図１に示された容量性距離測定用センサ装
置は、センサボディ１を含み、その先端にはセンサエレ
メント２が設けられる。センサエレメント２は、例えば
銅等の導電材料からなり、センサボディ１から電気的に
絶縁される。加工片（ワークピース）３はアースに接続
される。センサエレメント２と加工片３はコンデンサを
形成し、その容量は２つの部材２と３の間の距離に対応
する。The sensor device for measuring the capacitive distance shown in FIG. 1 includes a sensor body 1, and a sensor element 2 is provided at the tip thereof. The sensor element 2 is made of a conductive material such as copper, and is electrically insulated from the sensor body 1. The work piece (workpiece) 3 is connected to the ground. The sensor element 2 and the work piece 3 form a capacitor, the capacitance of which corresponds to the distance between the two members 2 and 3.
【００２７】同軸コネクタソケット４がセンサボディ１
の側壁に配設され、センサボディ１から電気的に絶縁さ
れる。図示しない同軸プラグが同軸ケーブル５の一端に
接続され、このプラグが同軸ソケット４に接続される。
また、この同軸ケーブル５の他端は制御ユニット６に接
続される。同軸ケーブル５は、中心部導体（コア）７と
外部導体（シールド導体）８とを含む。外部導体８は、
例えばアースに接続される。同軸コネクタソケット４
は、中心部導体９と、これに対して同軸状に配設される
外側環状導体１０を有している。中心部導体９と外側環
状導体１０の間には絶縁材料１１が配設されている。外
側環状導体１０はセンサボディ１に電気的に接続されて
いる。The coaxial connector socket 4 is the sensor body 1.
And is electrically insulated from the sensor body 1. A coaxial plug (not shown) is connected to one end of the coaxial cable 5, and this plug is connected to the coaxial socket 4.
The other end of the coaxial cable 5 is connected to the control unit 6. The coaxial cable 5 includes a central conductor (core) 7 and an outer conductor (shield conductor) 8. The outer conductor 8 is
For example, it is connected to ground. Coaxial connector socket 4
Has a central conductor 9 and an outer annular conductor 10 arranged coaxially therewith. An insulating material 11 is arranged between the central conductor 9 and the outer annular conductor 10. The outer annular conductor 10 is electrically connected to the sensor body 1.
【００２８】出力端において中心部導体９は図示されな
い同軸プラグによって同軸ケーブル５のコア７に着脱自
在に接続される。そして外側環状導体１０は同軸ケーブ
ル５のシールド導体８に接続される。At the output end, the central conductor 9 is detachably connected to the core 7 of the coaxial cable 5 by a coaxial plug (not shown). The outer annular conductor 10 is connected to the shield conductor 8 of the coaxial cable 5.
【００２９】また、中心部導体９は遮蔽線（シールドさ
れた線）１２を介してセンサボディ１の内部でセンサエ
レメント２に電気的に接続されている。中心部導体９
は、確認抵抗器１３を介してセンサボディ１の内部で同
軸コネクタソケット４の外側環状導体１０に電気的に接
続されている。確認抵抗器１３はセンサボディ１がおか
れる温度範囲においてほんの少ししか変化せず実質的に
一定と考えられ予め分っている（または規定された）抵
抗値を示す。The central conductor 9 is electrically connected to the sensor element 2 inside the sensor body 1 through a shield wire (shielded wire) 12. Center conductor 9
Are electrically connected to the outer annular conductor 10 of the coaxial connector socket 4 inside the sensor body 1 via a confirmation resistor 13. The verification resistor 13 exhibits a pre-determined (or defined) resistance value which is considered to be substantially constant with only a slight change in the temperature range in which the sensor body 1 is placed.
【００３０】センサエレメント２と加工片３との間の距
離を計測するため、従来から知られている方法で数値を
定められた交流測定信号が制御ユニット６から同軸ケー
ブル５の中心部導体７、中心部導体９、及び遮蔽線１２
を介してセンサエレメント２に伝えられる。例えば、交
流測定信号が固定された周波数を持っているならば、そ
の振幅が距離の決定に用いられる。In order to measure the distance between the sensor element 2 and the work piece 3, an AC measurement signal whose numerical value has been determined by a conventionally known method is transmitted from the control unit 6 to the central conductor 7 of the coaxial cable 5. Center conductor 9 and shield line 12
Is transmitted to the sensor element 2 via. For example, if the AC measurement signal has a fixed frequency, its amplitude is used to determine the distance.
【００３１】加えて、制御ユニット６は、確認抵抗器１
３の抵抗値を測定することによって制御ユニット６が同
軸ケーブル５を介してセンサボディ１に接続されている
か否かを確認する。このために、同軸ケーブル５の中心
部導体７と中心部導体９を介して確認抵抗器１３に審問
電圧としての直流電圧を供給する。In addition, the control unit 6 includes a verification resistor 1
It is confirmed whether the control unit 6 is connected to the sensor body 1 via the coaxial cable 5 by measuring the resistance value of 3. For this purpose, a DC voltage as an inquiry voltage is supplied to the confirmation resistor 13 via the central conductor 7 and the central conductor 9 of the coaxial cable 5.
【００３２】上述の通り、直流電圧と交流測定信号とは
相互の影響はない。これは測定容量は中心部導体７また
は中心部導体９とアースまたは加工片３の間にあり、こ
れに対して確認抵抗器は中心部導体７または中心部導体
９とシールド導体８または外側環状導体１０との間にあ
るからである。距離測定値は適当に濾波（フィルタリン
グ）した交流測定電圧のみから発生するので、中心部導
体７に存在する直流電圧または審問電圧には影響されな
い。この瀘波は、例えばコンデンサを経路中に配置し、
直結部分をカットすることにより達成される。As mentioned above, the DC voltage and the AC measurement signal do not influence each other. This is because the measured capacitance is between the central conductor 7 or the central conductor 9 and the ground or the work piece 3, whereas the verification resistor is the central conductor 7 or the central conductor 9 and the shield conductor 8 or the outer annular conductor. Because it is between 10 and 10. The distance measurement is generated only from the appropriately measured alternating current measuring voltage and is therefore unaffected by the direct current voltage or the interrogation voltage present on the central conductor 7. This filter puts a capacitor in the path,
This is achieved by cutting the direct connection part.
【００３３】制御ユニット６が、例えば図示しない同軸
プラグが同軸コネクタソケット４からはずれる等してセ
ンサボディ１から電気的に分離されてしまうと、直流ま
たは審問電圧は中心部導体７に供給されるだけなので、
直流は中心部導体７からシールド導体８には流れない。
制御ユニット６がこの状態を直流電流を測定することに
よって検知すると、センサボディ１を加工片３に対して
位置決めする制御装置を不作動状態としまたは停止する
ための警報信号を発生する。センサボディ１はこのよう
にして加工片３に対して間違って運転されなくなる。When the control unit 6 is electrically separated from the sensor body 1 by, for example, removing a coaxial plug (not shown) from the coaxial connector socket 4, direct current or inquiry voltage is only supplied to the central conductor 7. So
Direct current does not flow from the central conductor 7 to the shield conductor 8.
When the control unit 6 detects this state by measuring the direct current, it generates an alarm signal for deactivating or stopping the control device for positioning the sensor body 1 with respect to the work piece 3. The sensor body 1 is thus prevented from being erroneously operated with respect to the work piece 3.
【００３４】一方、制御ユニット６とセンサボディ１と
が同軸ケーブル５を介して相互に電気的に接続されてい
ると、直流電流は、中心部導体７に供給される審問電圧
及び確認抵抗器１３の抵抗値に応じて、中心部導体７か
らシールド導体８に流れる。その結果制御ユニット６は
この場合は警報信号を発生せず、加えて測定した直流電
流値からセンサボディ１の型式を認識することができ
る。すなわち、センサボディ１の型式に基づいて、確認
抵抗器１３は異なる所定の抵抗値のものを用いているた
め、検出した抵抗値によって型式を認識できる。例え
ば、センサボディ１を加工片３に関係して位置決めする
ための制御プログラムをセンサボディ１の型式に応じて
選択することができる。On the other hand, when the control unit 6 and the sensor body 1 are electrically connected to each other via the coaxial cable 5, a direct current is applied to the central conductor 7, and the inquiry voltage and the confirmation resistor 13 are supplied. Flowing from the central conductor 7 to the shield conductor 8 in accordance with the resistance value of. As a result, the control unit 6 does not generate an alarm signal in this case and additionally can recognize the model of the sensor body 1 from the measured direct current value. That is, based on the model of the sensor body 1, since the confirmation resistor 13 has a different predetermined resistance value, the model can be recognized by the detected resistance value. For example, a control program for positioning the sensor body 1 in relation to the work piece 3 can be selected according to the model of the sensor body 1.
【００３５】確認抵抗器１３はマイクロメタルフィルム
抵抗器を用いると有利であり、それは非常に小さく、従
って直接コネクタソケット４の内部に装着できる。The verification resistor 13 is advantageously a micrometal film resistor, which is very small and can therefore be mounted directly inside the connector socket 4.
【００３６】図２は容量性センサボディの実施例を示
す。このセンサボディは中空であり、その下端より加工
用のレーザを放射するのに適している。FIG. 2 shows an example of a capacitive sensor body. This sensor body is hollow and suitable for emitting a laser for processing from its lower end.
【００３７】センサボディ１は、導電材料からなるセン
サエレメント２を先端部に備え、ノズル１４を持ってい
る。このノズル１４は、導電材料からなりセンサエレメ
ント２と導電接触する前端部１５を備えている。しかし
ながら、この前端部１５はノズル１４の残余部１６とは
電気的に絶縁されており、例えば適当なセラミック接着
剤によって前端部１５と残余部１６とが永久的に相互連
結されている。この残余部１６はやはり導電材料からな
り遮蔽機能を持っている。導電スリーブ１７がノズルを
同心状に包囲し、このノズルに接続されている。導電材
料からなるカップナット１８は、センサエレメント２の
フランジ２ａを包囲してスリーブ１７にねじ込まれ、セ
ンサエレメント２をノズルの前端部１５の先端に保持す
るために用いられる。カップナット１８は、センサエレ
メント２または外側フランジ２ａと接続する領域で電気
的に絶縁され、その結果センサエレメント２とカップナ
ット１８とは相互に何らの電気的接触もない。一方、カ
ップナット１８はスリーブ１７と導電接続され、スリー
ブ１７を介してノズル１４の残余部１６と導電接続され
る。The sensor body 1 is provided with a sensor element 2 made of a conductive material at its tip and has a nozzle 14. The nozzle 14 comprises a front end 15 made of a conductive material and in conductive contact with the sensor element 2. However, the front end 15 is electrically isolated from the rest 16 of the nozzle 14, such that the front end 15 and the rest 16 are permanently interconnected, for example by a suitable ceramic adhesive. The remaining portion 16 is also made of a conductive material and has a shielding function. A conductive sleeve 17 concentrically surrounds the nozzle and is connected to the nozzle. A cup nut 18 made of a conductive material surrounds the flange 2a of the sensor element 2 and is screwed into the sleeve 17, and is used to hold the sensor element 2 at the tip of the front end portion 15 of the nozzle. The cup nut 18 is electrically insulated in the region of connection with the sensor element 2 or the outer flange 2a, so that the sensor element 2 and the cup nut 18 do not make any electrical contact with each other. On the other hand, the cup nut 18 is conductively connected to the sleeve 17, and is conductively connected to the remaining portion 16 of the nozzle 14 via the sleeve 17.
【００３８】スリーブ１７の側部において、同軸コネク
タソケット４がねじ込まれ、このソケット４に図１に示
した同軸ケーブル５が図示しない同軸プラグを介して接
続することができる。同軸コネクタソケット４の外側環
状導体１０はスリーブ１７に導電接触し、このスリーブ
１７は遮蔽電位となる。遮蔽電位はまたアース電位、ま
たはアクティブシールドの場合は計測電位である。同軸
コネクタソケット４の中心部導体９は、絶縁体１１によ
って外側環状導体１０から電気的に絶縁され、中心部導
体９はセンサボディ１の内部において遮蔽線１２を介し
てノズル１４の前端部１５に電気的に接続されている。
制御ユニット６から供給された交流測定信号は従って、
中心部導体９と遮蔽線１２を介して前端部１５に至り、
そこからセンサエレメント２に至る。部材１６、１７、
１８はまた、遮蔽要素としても用いられている。On the side of the sleeve 17, a coaxial connector socket 4 is screwed in and the coaxial cable 5 shown in FIG. 1 can be connected to this socket 4 via a coaxial plug (not shown). The outer annular conductor 10 of the coaxial connector socket 4 is in conductive contact with the sleeve 17, which has a shielding potential. The shielding potential is also the earth potential or, in the case of an active shield, the measuring potential. The central conductor 9 of the coaxial connector socket 4 is electrically insulated from the outer annular conductor 10 by the insulator 11, and the central conductor 9 is connected to the front end portion 15 of the nozzle 14 via the shielding wire 12 inside the sensor body 1. It is electrically connected.
The AC measurement signal supplied by the control unit 6 is therefore
Reaching the front end 15 through the central conductor 9 and the shielding wire 12,
From there to the sensor element 2. Members 16, 17,
18 is also used as a shielding element.
【００３９】図２に見られるように、確認抵抗器１３
は、中空シリンダ状に形成された外側環状導体１０の内
側に配設され、こうして損傷から保護されている。確認
抵抗器１３の一端は中心部導体９に接続され、一方確認
抵抗器１３の他端は外側環状導体１０に接続されてい
る。この確認抵抗器１３は、同軸コネクタソケット４を
スリーブ１７にねじ込む前に、同軸コネクタソケット４
内に装着することができる。一方、絶縁体１１が外側環
状導体１０の中空空間を全部満している場合は、外側環
状導体１０の内部に確認抵抗器１３を配設する代りに、
絶縁体１１の端面上に配設することになる。なお、図２
における確認抵抗器１３の動作モードは、図１の確認抵
抗器１３の動作モードに相当する。As seen in FIG. 2, the verification resistor 13
Are arranged inside an outer annular conductor 10 formed in the shape of a hollow cylinder and are thus protected from damage. One end of the verification resistor 13 is connected to the central conductor 9, while the other end of the verification resistor 13 is connected to the outer annular conductor 10. This confirmation resistor 13 is provided in the coaxial connector socket 4 before the coaxial connector socket 4 is screwed into the sleeve 17.
Can be installed inside. On the other hand, when the insulator 11 completely fills the hollow space of the outer annular conductor 10, instead of disposing the confirmation resistor 13 inside the outer annular conductor 10,
It will be arranged on the end face of the insulator 11. Note that FIG.
The operation mode of the confirmation resistor 13 in 1 corresponds to the operation mode of the confirmation resistor 13 of FIG.
【００４０】[0040]
【発明の効果】この発明によれば、センサボディ内に確
認抵抗器を配し、制御ユニットからケーブルを介して前
記確認抵抗器に測定電圧に影響を及ぼさない審問電圧を
与えてその抵抗値を審問して距離測定を行う構成とした
ことにより、審問抵抗値が設定値からはずれた場合には
少なくとも警報を発生することができ、位置の確認によ
る制御を伴う装置に損傷を生ずることを防止できる。According to the present invention, a confirming resistor is arranged in the sensor body, and a hearing voltage which does not affect the measurement voltage is applied to the confirming resistor from the control unit through a cable to change its resistance value. With the configuration that the distance is measured by inquiring, at least an alarm can be issued when the inquiring resistance value deviates from the set value, and it is possible to prevent damage to the device accompanied by control by confirming the position. .
【図１】センサボディと制御ユニットとが同軸ケーブル
によって接続された、この発明による容量性センサ装置
の概略構成図である。1 is a schematic block diagram of a capacitive sensor device according to the present invention in which a sensor body and a control unit are connected by a coaxial cable.
【図２】この発明による容量性距離計測用センサボディ
の一部縦断正面図である。FIG. 2 is a partially longitudinal front view of the capacitive distance measuring sensor body according to the present invention.
１ センサボディ ２ センサエレメント ３ 加工片 ４ 同軸コネクタソケット ５ 同軸ケーブル ６ 制御手段としての制御ユニット ７ 中心部導体 ８ シールド導体 ９ 中心部導体 １０ 外側環状導体 １１ 絶縁体 １２ 遮蔽線 １３ 確認抵抗器 １４ ノズル １７ スリーブ １８ カップナット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor body 2 Sensor element 3 Work piece 4 Coaxial connector socket 5 Coaxial cable 6 Control unit as control means 7 Center conductor 8 Shield conductor 9 Center conductor 10 Outer annular conductor 11 Insulator 12 Shielding wire 13 Confirming resistor 14 Nozzle 17 Sleeve 18 Cup nut
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−6469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−67819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−190219（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−23669（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−59312（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭59−17441（ＪＰ，Ｂ２) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-6469 (JP, A) JP-A-60-67819 (JP, A) JP-A-57-190219 (JP, A) Actual development Sho-64- 23669 (JP, U) Actually open Sho 57-59312 (JP, U) Japanese Patent Sho 59-17441 (JP, B2)
Claims (10)
設され自己と測定対象との間の距離を非接触で計測する
センサエレメントと、このセンサエレメントに測定電圧
を供給すると共に距離を決定するために測定電圧を評価
する制御手段と、前記センサボディと制御手段とを接続
して測定電圧を伝えるために用いられるケーブルと、抵
抗値を有して前記センサボディに取り付けられ、前記ケ
ーブルに接続される確認抵抗器とを備え、制御手段は、
測定電圧には影響を与えない審問電圧を前記ケーブルを
介して確認抵抗器に供給して確認抵抗器の審問抵抗値を
検出するように構成される、容量性距離測定用センサ装
置において、前記測定電圧は交流であり、前記審問電圧
は直流であり、前記ケーブルは、中心部導体とシールド
導体とを有する同軸ケーブルであり、交流の測定電圧お
よび直流の審問電圧は中心部導体を伝送され、確認抵抗
器は同軸ケーブルの中心部導体およびシールド導体間に
接続され、前記シールド導体は、与えられるアクティブ
シールド電位に接続され、測定電圧は、増幅器を通じて
シールド導体に案内されることを特徴とする、容量性距
離測定用センサ装置。1. A sensor body, a sensor element disposed in the sensor body for measuring the distance between itself and an object to be measured in a non-contact manner, and for supplying a measurement voltage to the sensor element and determining the distance. A control means for evaluating the measured voltage, and a cable used for connecting the sensor body and the control means and transmitting the measured voltage ,
Attached to the sensor body with a resistance value,
And a confirmation resistor connected to the cable , the control means ,
A sensor device for capacitive distance measurement, which is configured to supply an interrogation voltage that does not affect the measurement voltage to the confirmation resistor via the cable to detect the inquiry resistance value of the confirmation resistor.
In this case, the measured voltage is AC and the inquiry voltage is
Is direct current, the cable consists of a central conductor and a shield
It is a coaxial cable that has a conductor and a
And the DC inquiry voltage is transmitted through the central conductor and the confirmation resistance
Between the center conductor and the shield conductor of the coaxial cable
Connected, said shield conductor is given active
Connected to the shield potential, the measured voltage is through the amplifier
Capacitive distance characterized by being guided by a shield conductor
Sensor device for separation measurement .
を、少なくとも１つのあらかじめ決定した抵抗値と比較
する比較器を備えることを特徴とする請求項１に記載の
容量性距離測定用センサ装置。2. The control means comprises a comparator for comparing the interrogation resistance value of the confirmation resistor with at least one predetermined resistance value.
Sensor device for measuring capacitive distance .
定した抵抗値に一致しないか、あるいはあらかじめ決定
したしきい値よりも大きいときに警報信号を発生するこ
とを特徴とする請求項２に記載の容量性距離測定用セン
サ装置。3. The control means generates an alarm signal when the inquiry resistance value does not match a predetermined resistance value or is larger than a predetermined threshold value. Sensor device for capacitive distance measurement .
の抵抗値を審問することを特徴とする請求項１から３の
いずれかに記載の容量性距離測定用センサ装置。Wherein the control means, the distance capacitive distance-measuring sensor device according to previously any one of claims 1 to 3, characterized by hearing the resistance value of the check resistor measurement.
抵抗器の抵抗値を審問することを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の容量性距離測定用センサ装置。5. The control means continuously confirms during the distance measurement.
The sensor device for measuring a capacitive distance according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resistance value of the resistor is examined .
抵抗器の抵抗値を審問することを特徴とする請求項１か
ら３のいずれかに記載の容量性距離測定用センサ装置。6. The control means confirms intermittently the distance measurement.
The method according to claim 1 , wherein the resistance value of the resistor is examined .
4. The sensor device for measuring the capacitive distance according to any one of 3) .
れたコネクタソケットに配設され、このソケットにプラ
グを介してケーブルが接続されることを特徴とする請求
項１から６のいずれかに記載の容量性距離測定用センサ
装置。7. The verification resistor is attached to the sensor body.
Installed in the connector socket
Capacitive distance-measuring sensor device according to any one of claims 1, characterized in that is connected to the cable 6 through the grayed.
抗器であることを特徴とする請求項１から７のいずれか
に記載の容量性距離測定用センサ装置。8. The verification resistor is a micro metal film resistor.
The sensor device for measuring a capacitive distance according to any one of claims 1 to 7, which is a resistance device.
あることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載
の容量性距離測定用センサ装置。9. The sensor element is a capacitive element.
Capacitive distance-measuring sensor device according to claim 1, characterized in that 8.
部導体の二端間に配設されることを特徴とする請求項１
から９のいずれかに記載の容量性距離測定用センサ装
置。10. The confirmation resistor is the center of the connector socket.
Claim, characterized in that disposed between the two ends of the part conductors 1
10. The sensor device for capacitive distance measurement according to any one of 1 to 9 .
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