特許 6546565 直動回転検出器、直動回転検出器ユニットおよび直動回転駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6546565

(24)【登録日】2019年6月28日

(45)【発行日】2019年7月17日

(54)【発明の名称】直動回転検出器、直動回転検出器ユニットおよび直動回転駆動装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20190705BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20190705BHJP

   G01B 7/30 20060101ALI20190705BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/245 110B

   G01B7/00 101H

   G01B7/30 H

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-111091(P2016-111091)

(22)【出願日】2016年6月2日

(65)【公開番号】特開2017-215302(P2017-215302A)

(43)【公開日】2017年12月7日

【審査請求日】2018年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(72)【発明者】

【氏名】森山 克也

(72)【発明者】

【氏名】有賀 英吉

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１０８５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４３３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２４５

Ｇ０１Ｂ ７／００

Ｇ０１Ｂ ７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線方向に直動するとともに軸線回りに回転する移動体の変位を検出する直動回転検出器において、
前記軸線を囲んで径方向を向く周壁面を備え、前記周壁面にＮ極とＳ極とが着磁された直動位置検出用着磁パターンを備える直動スケール、および、前記径方向から前記直動位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第１磁気検出素子を備える直動位置検出部と、
前記軸線方向を向く平面を備え、前記平面にＮ極とＳ極とが着磁された回転位置検出用着磁パターンを備える回転スケール、および、前記軸線方向から前記回転位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第２磁気検出素子を備える回転位置検出部と、を有し、
前記直動スケールが前記移動体とともに前記軸線方向に移動し、前記回転スケールが前記軸線方向の所定の位置で前記移動体とともに当該移動体と同軸に回転することを特徴とする直動回転検出器。

【請求項2】

請求項１において、
回転位置検出用着磁パターンは、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、径方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状のものであり、
前記第２磁気検出素子は、前記回転位置検出用着磁パターンのＳ極とＮ極との境界部分に発生する回転磁界を検出することを特徴とする直動回転検出器。

【請求項3】

請求項１において、
前記回転位置検出用着磁パターンは、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に配列されたものであり、
前記第２磁気検出素子は、前記回転位置検出用着磁パターンの強弱磁界を検出することを特徴とする直動回転検出器。

【請求項4】

請求項１または２において、
前記回転スケールは、前記平面の前記回転位置検出用着磁パターンとは径方向で異なる部位にＳ極またはＮ極が着磁された着磁領域を備え、
前記回転位置検出部は、前記軸線方向から前記平面に対向して前記着磁領域の磁界を検出可能な第３磁気検出素子を備えることを特徴とする直動回転検出器。

【請求項5】

請求項２ないし４のうちのいずれか一項において、
前記直動位置検出用着磁パターンは、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状のものであり、
前記第１磁気検出素子は、前記直動位置検出用着磁パターンのＳ極とＮ極との境界部分に発生する回転磁界を検出することを特徴とする直動回転検出器。

【請求項6】

請求項２ないし４のうちのいずれか一項において、
前記直動位置検出用着磁パターンは、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列されたものであり、
前記第１磁気検出素子は、前記直動位置検出用着磁パターンの強弱磁界を検出することを特徴とする直動回転検出器。

【請求項7】

請求項１ないし６のうちのいずれか一項に記載の直動回転検出器と、
前記移動体に固定されたボールスプライン軸受と、を有し、
前記ボールスプライン軸受は、前記移動体を前記軸線方向に移動可能に支持するとともに当該移動体と一体に回転し、
前記回転スケールは、前記ボールスプライン軸受を介して前記移動体に取り付けられることを特徴とする直動回転検出器ユニット。

【請求項8】

出力軸と、
前記出力軸を軸線方向に移動させる直動駆動部と、
軸線回りに回転するロータを備える回転駆動部と、
前記出力軸に同軸に固定されて、前記出力軸を前記軸線方向に移動可能に支持するとともに前記出力軸と一体に回転するボールスプライン軸受と、
前記出力軸の変位を検出する直動回転検出器と、を有し、
前記ロータは、前記ボールスプライン軸受に固定され、
前記直動回転検出器は、前記軸線を囲んで径方向を向く周壁面を備え、前記周壁面にＮ極とＳ極とが着磁された直動位置検出用着磁パターンを備える直動スケール、および、前記径方向から前記直動位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第１磁気検出素子を備える直動位置検出部と、前記軸線方向を向く平面を備え、前記平面にＮ極とＳ極とが着磁された回転位置検出用着磁パターンを備える回転スケール、および、前記軸線方向から前記回転位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第２磁気検出素子を備える回転位置検出部と、を有し、
前記直動スケールは、前記出力軸に固定されて当該出力軸とともに前記軸線方向に移動し、
前記回転スケールは、前記ロータに固定されて前記軸線方向の所定の位置で前記出力軸とともに当該出力軸と同軸に回転することを特徴とする直動回転駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動体の回転位置および直動位置を検出する直動回転検出器および直動回転検出器ユニットに関する。また、出力軸の変位を検出する直動回転検出器を有する直動回転駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

出力軸を直動および回転させるモータ部と、出力軸の変位を検出する直動回転検出器と、を有する直動回転駆動装置は特許文献１に記載されている。同文献において、直動回転検出器は、出力軸の直動位置を検出する直動位置検出部と、出力軸の回転位置を検出する回転位置検出部とを備える。

【0003】

直動位置検出部は、出力軸に固定された円筒状の直動スケールと、直動スケールを読み取って出力軸の直動位置を検出する直動変位検出部とを有する。直動スケールは出力軸が直動する軸線方向に一定間隔で設けた直動目盛を有する。

【0004】

回転位置検出部は、出力軸に同軸に固定された円筒状の回転スケールと、回転スケールの磁界の変化を検出して出力軸の回転位置を検出する回転変位検出部とを有する。回転スケールは軸線回りに２極に着磁された永久磁石である。回転変位検出部は、軸線回りの異なる角度位置に配置した２つのホール素子を備える。２つのホール素子は、それぞれ軸線と直交する径方向から回転スケールの周壁面に対向して、回転スケールが発生させる磁界の変化を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−６０４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

直動回転駆動装置の出力軸は、出力軸を支持する部品の公差などに起因して、基準とする軸線に対して傾斜することがある。ここで、回転位置検出部がホール素子などの磁気検出素子を径方向から回転スケールに対向させている場合には、出力軸の傾斜によって出力軸と同軸の回転スケールが傾斜すると、回転位置の検出精度が低下しやすいという問題がある。

【0007】

すなわち、回転スケールの周壁面は円弧形状に湾曲しているので、回転スケールと磁気検出素子との間のギャップは、回転スケールの周壁面の曲率に基づいて軸線回りで変化している。従って、出力軸および回転スケールが傾斜していない場合であっても、磁気検出素子は軸線回りのギャップの変化に起因する磁気強度分を検出してしまい、回転スケールが発生させる磁界の変化を正確に検出することは容易ではない。ここで、更に、回転スケールが傾斜した場合には、回転する回転スケールと磁気検出素子との間のギャップが変動するので、磁気強度分も変動する。従って、磁気検出素子によって回転スケールが発生させる磁界の変化を正確に検出することは、より、困難となる。これにより、回転位置検出部による回転位置の検出精度が低下しやすくなる。

【0008】

本発明の課題は、かかる点に鑑みて、出力軸などの移動体の傾斜によって移動体と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、移動体の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる直動回転検出器および直動回転検出ユニットを提供することにある。また
、このような直動回転検出器により出力軸の変位を検出する直動回転駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明は、軸線方向に直動するとともに軸線回りに回転する移動体の変位を検出する直動回転検出器において、前記軸線を囲んで径方向を向く周壁面を備え、前記周壁面にＮ極とＳ極とが着磁された直動位置検出用着磁パターンを備える直動スケール、および、前記径方向から前記直動位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第１磁気検出素子を備える直動位置検出部と、前記軸線方向を向く平面を備え、前記平面にＮ極とＳ極とが着磁された回転位置検出用着磁パターンを備える回転スケール、および、前記軸線方向から前記回転位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第２磁気検出素子を備える回転位置検出部と、を有し、前記直動スケールが前記移動体とともに前記軸線方向に移動し、前記回転スケールが前記軸線方向の所定の位置で前記移動体とともに当該移動体と同軸に回転することを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、回転スケールは軸線方向に向く平面に回転位置検出用着磁パターンを備え、第２磁気検出素子は軸線方向から回転位置検出用パターン（回転スケール）に対向する。従って、回転スケールが傾斜したときに、回転する回転スケールと第２磁気検出素子との間のギャップが変動する変動量は、回転スケールが周壁面に回転位置検出用着磁パターンを備え、第２磁気検出素子が径方向から回転スケールに対向する場合する場合と比較して、抑制される。また、第２磁気検出素子が軸線方向から回転位置検出用パターン（回転スケール）に対向すれば、第２磁気検出素子が径方向から回転スケールに対向する場合する場合と比較して、第２磁気検出素子を軸線に近い位置に配置することが容易となる。ここで、第２磁気検出素子が軸線に近い位置に配置されれば、回転スケールが傾斜したときに、回転する回転スケールと第２磁気検出素子との間のギャップが変動する変動量を抑制できる。これにより、回転スケールが傾斜した場合でも、回転する回転スケールと第２磁気検出素子との間のギャップの変動に起因する磁気強度分の変動を抑制できる。よって、移動体の軸線の傾斜により移動体と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、移動体の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。

【0011】

本発明において、回転位置検出用着磁パターンは、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、径方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状のものであり、前記第２磁気検出素子は、前記回転位置検出用着磁パターンのＳ極とＮ極との境界部分に発生する回転磁界を検出するものとすることができる。このようにすれば、第２磁気検出素子からの出力に基づいて回転位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0012】

本発明において、前記回転位置検出用着磁パターンは、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に配列されたものであり、前記第２磁気検出素子は、前記回転位置検出用着磁パターンの強弱磁界を検出するものとすることができる。このようにしても、第２磁気検出素子からの出力に基づいて回転位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0013】

本発明において、前記回転スケールは、前記平面の前記回転位置検出用着磁パターンとは径方向で異なる部位にＳ極またはＮ極が着磁された着磁領域を備え、前記回転位置検出部は、前記軸線方向から前記平面に対向して前記着磁領域の磁界を検出可能な第３磁気検出素子を備えることが望ましい。このようにすれば、第３磁気検出素子からの出力に基づいて移動体（回転スケール）の軸線回りの原点位置を検出できる。

【0014】

本発明において、前記直動位置検出用着磁パターンは、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、前記軸線回りにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状のものであり、前記第１磁気検出素子は、前記直動位置検出用着磁パターンのＳ極とＮ極との境界
部分に発生する回転磁界を検出するものとすることができる。このようにすれば、第１磁気検出素子からの出力に基づいて直動位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0015】

本発明において、前記直動位置検出用着磁パターンは、前記軸線方向にＳ極とＮ極とが交互に配列されたものであり、前記第１磁気検出素子は、前記直動位置検出用着磁パターンの強弱磁界を検出するものとすることができる。このようにしても、第１磁気検出素子からの出力に基づいて直動位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0016】

次に、本発明の直動回転検出器ユニットは、上記の直動回転検出器と、前記移動体に固定されたボールスプライン軸受と、を有し、前記ボールスプライン軸受は、前記移動体を前記軸線方向に移動可能に支持するとともに当該移動体と一体に回転し、前記回転スケールは、前記ボールスプライン軸受を介して前記移動体に取り付けられることを特徴とする。

【0017】

本発明によれば、直動回転検出器の回転スケールが軸線方向に向く平面に回転位置検出用着磁パターンを備え、第２磁気検出素子は軸線方向から回転位置検出用パターン（回転スケール）に対向する。従って、移動体を支持する部品の公差などに起因して、移動体が基準とする軸線に対して傾斜することにより移動体と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、移動体の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。また、回転スケールは、移動体を軸線方向に移動可能に支持するボールスプライン軸受を介して移動体に取り付けられる。従って、回転スケールは、軸線方向の所定の位置で移動体とともに当該移動体と同軸に回転し、軸線方向に移動することがない。よって、移動体が軸線方向に移動したときに、軸線方向から回転スケールに対向する第２磁気検出素子と回転スケールとが衝突することがない。

【0018】

次に、本発明の直動回転駆動装置は、出力軸と、前記出力軸を軸線方向に移動させる直動駆動部と、軸線回りに回転するロータを備える回転駆動部と、前記出力軸に同軸に固定されて、前記出力軸を前記軸線方向に移動可能に支持するとともに前記出力軸と一体に回転するボールスプライン軸受と、前記出力軸の変位を検出する直動回転検出器と、を有し、前記ロータは、前記ボールスプライン軸受に固定され、前記直動回転検出器は、前記軸線を囲んで径方向を向く周壁面を備え、前記周壁面にＮ極とＳ極とが着磁された直動位置検出用着磁パターンを備える直動スケール、および、前記径方向から前記直動位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第１磁気検出素子を備える直動位置検出部と、前記軸線方向を向く平面を備え、前記平面にＮ極とＳ極とが着磁された回転位置検出用着磁パターンを備える回転スケール、および、前記軸線方向から前記回転位置検出用着磁パターンに対向して磁界の変化を検出する第２磁気検出素子を備える回転位置検出部と、を有し、前記直動スケールは、前記出力軸に固定されて当該出力軸とともに前記軸線方向に移動し、前記回転スケールは、前記ロータに固定されて前記軸線方向の所定の位置で前記出力軸とともに当該出力軸と同軸に回転することを特徴とする。

【0019】

本発明によれば、直動回転検出器の回転スケールが軸線方向に向く平面に回転位置検出用着磁パターンを備え、第２磁気検出素子は軸線方向から回転位置検出用パターン（回転スケール）に対向する。従って、出力軸を支持する部品の公差などに起因して、出力軸が基準とする軸線に対して傾斜することにより出力軸と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、出力軸の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。また、回転スケールは、出力軸を軸線方向に移動可能に支持するボールスプライン軸受に固定される。従って、回転スケールは、軸線方向の所定の位置で出力軸とともに同軸に回転し、軸線方向に移動することがない。よって、出力軸が軸線方向に移動したときに、軸線方向から回転スケールに対向する第２磁気検出素子が回転スケールと衝突することがない。

【発明の効果】

【0020】

本発明の直動回転検出器および直動回転検出器ユニットによれば、出力軸などの移動体の傾斜によって移動体と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、移動体の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。また、本発明の直動回転駆動装置によれば、出力軸が基準とする軸線に対して傾斜することにより出力軸と同軸の回転スケールが傾斜した場合でも、出力軸の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の直動回転駆動装置の外観斜視図である。

【図2】図１の直動回転駆動装置を、軸線を含む面で切断した断面図である。

【図3】出力軸およびボールスプライン軸受の斜視図である。

【図4】回転駆動部を拡大して示す部分断面図である。

【図5】直動駆動部を拡大して示す部分断面図である。

【図6】直動回転位置検出器の説明図である。

【図7】回転位置検出部の回転位置検出用磁気センサの説明図である。

【図8】回転位置検出用磁気抵抗素子が構成する回路の説明図である。

【図9】直動位置検出部の直動位置検出用磁気センサの説明図である。

【図10】変形例の直動回転検出器の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態の直動回転駆動装置を説明する。

【0023】

（直動回転駆動装置）
図１は本発明の直動回転検出器を備えた直動回転駆動装置の外観斜視図である。図１に示すように、本例の直動回転駆動装置１は、出力軸（移動体）２と、出力軸２を駆動する出力軸駆動機構３と、出力軸駆動機構３を収納するケース４を備える。ケース４は、出力軸２の軸線Ｌに沿った軸線方向Ｘに延びる角筒状のケース本体５を備える。ケース本体５は軸線方向Ｘから見た場合の形状が矩形である。ケース本体５の一方の端部には、矩形板状のフランジ７が固定されている。フランジ７はケース本体５の他方の端において軸線Ｌと直交する方向に広がる。また、ケース本体５の他方の端部には矩形板６が固定されている。

【0024】

フランジ７の中心には出力側開口部８が設けられている。出力側開口部８からは出力軸２の出力側の端部分２ａがケース４の外側に突出する。出力軸２にはスプライン溝９が設けられている。矩形板６の中心には反出力側開口部１０（図２参照）が設けられている。反出力側開口部１０からは出力軸２の反出力側の端部分２ｂがケース４の外側に突出する。反出力側開口部１０は、その内周面で出力軸２を軸線回りθに回転可能および軸線方向Ｘに直動可能に支持する軸受となっている。

【0025】

ケース本体５における軸線回りθの四方の側面のうちの一つの側面４ａには、カバー１３が取り付けられている。カバー１３は軸線方向Ｘに長く延びる。カバー１３とケース本体５との間に区画されたカバー１３の内側の空間には、出力軸駆動機構３への給電制御を行うための回路基板１４が収納されている。回路基板１４には、当該回路基板１４に電力を供給するためのケーブル１５、１６が接続されている。また、カバー１３からは、出力軸２の変位を検出する直動回転検出器１７からの検出信号を外部に取り出すためのケーブル１８が接続されている。直動回転検出器１７は、出力軸２の軸線回りθの回転位置を検出する回転位置検出部１９と、出力軸２の軸線方向Ｘの直動位置を検出する直動位置検出部２０とを備える。

【0026】

（内部構成）
図２は図１の直動回転駆動装置１を、その軸線Ｌを含む面で切断した縦断面図である。図２では直動回転駆動装置１を基準姿勢としている。基準姿勢は、出力軸２の出力側の端部分２ａを下方に向け、出力軸２の軸線Ｌを鉛直方向に向けた姿勢である。以下では、図２に示す基準姿勢における上下を直動回転駆動装置１の上下方向Ｘ（軸線方向）として説明する。また、以下では、基準姿勢としたときの上下方向における下方をＸ１、上方をＸ２とする。

【0027】

図２に示すように、出力軸駆動機構３は、出力軸２を軸線回りθに回転させるための回転駆動部２１と、出力軸２を上下方向Ｘに移動させる直動駆動部２２とを備える。回転駆動部２１は上下方向Ｘで直動駆動部２２の下方Ｘ１に位置する。回転駆動部２１と直動駆動部２２は同軸に構成されている。回転位置検出部１９は、上下方向Ｘで回転駆動部２１と直動駆動部２２の間に位置する。直動位置検出部２０は直動駆動部２２の上方に位置する。

【0028】

図３は出力軸２および出力軸２に同軸に取り付けらえたボールスプライン軸受の斜視図である。図２および図３に示すように、出力軸２は、回転駆動部２１および直動駆動部２２を貫通して延びる出力軸本体２５と、出力軸本体２５の上側部分に同軸に固定された筒状の固定部材２６を備える。図２に示すように、出力軸本体２５の下端部分（出力側の端部分２ａ）はケース４の出力側開口部８から下方Ｘ１に突出し、出力軸本体２５の上端部分（反出力側の端部分２ｂ）は反出力側開口部１０を介してケース４から上方Ｘ２に突出する。出力軸本体２５には上下方向Ｘに貫通する貫通孔２７が設けられている。

【0029】

固定部材２６は、図３に示すように、下方Ｘ１から上方Ｘ２に向かって、大径筒部３１と、大径筒部３１と同軸で大径筒部３１よりも外径寸法が小さい中径筒部３２と、中径筒部３２よりも外径寸法が小さい小径筒部３３とをこの順に備える。大径筒部３１の中心孔は中径筒部３２および小径筒部３３の中心孔よりも大きい。図２に示すように、大径筒部３１の中心孔と中径筒部３２の中心孔との間には環状端面部３４が設けられている。環状端面部３４は下方Ｘ１を向く円環状端面である。固定部材２６は、中径筒部３２および小径筒部３３の中心孔に出力軸本体２５が圧入され、これにより固定部材２６は出力軸本体２５に固定されている。

【0030】

出力軸２の下側部分には、ボールスプライン軸受３６が出力軸２と同軸に取り付けられている。出力軸２の下側部分に設けられたスプライン溝９には、ボールスプライン軸受３６を構成するボール（図示省略）が転動可能に挿入される。ボールスプライン軸受３６は、出力軸２を上下方向Ｘに移動可能に同軸に支持するとともに、出力軸２と一体に回転する。ボールスプライン軸受３６は、筒状の軸受本体３７と、焼き嵌めによって軸受本体３７と一体とされた筒状のスリーブ３８を備える。ボールスプライン軸受３６は、上下方向Ｘから見た場合の輪郭形状が円形である。

【0031】

（回転駆動部）
図４は回転駆動部２１および回転位置検出部１９を拡大して示す部分断面図である。回転駆動部２１は、回転モータである。図４に示すように、回転駆動部２１は、矩形枠形状のモータケース３９と、モータケース３９の内側に固定された環状のステータ４０と、ステータ４０の内周側に配置された環状のロータ４１と、ロータ４１の下端部分支持する第１軸受４２と、ロータ４１の上側部分を支持する第２軸受４３とを備える。第１軸受４２および第２軸受４３はボールベアリングである。

【0032】

モータケース３９は、ケース本体５の一部分を構成している。ステータ４０は、径方向の内側へ突出する複数の突極（不図示）を有するステータコア４４と、ステータコア４４の突極に巻き回された複数の回転用駆動コイル４５を備える。

【0033】

ロータ４１は、筒状部材４７と永久磁石４８を備える。筒状部材４７は、大径筒部４９と、大径筒部４９と同軸で大径筒部４９よりも外径寸法の小さい中径筒部５０と、中径筒部５０と同軸で中径筒部５０よりも外径寸法の小さい小径筒部５１と、小径筒部５１と同軸で小径筒部５１よりも外径寸法の小さい回転スケール固定用筒部５２とを備える。大径筒部４９の中心孔は中径筒部５０の中心孔よりも大きい。従って、大径筒部４９の中心孔と中径筒部５０の中心孔との間には、図４に示すように、環状端面部５０ａが設けられている。環状端面部５０ａは、下方Ｘ１を向く円環状端面である。また、大径筒部４９の内周面には、下方Ｘ１を向く環状面を備える段部５３が設けられている。さらに、大径筒部４９には、径方向に貫通する接着剤注入用孔５４が複数設けられている。本例では、接着剤注入用孔５４は、上下方向Ｘに配列された２つの接着剤注入用孔５４の組が、軸線回りθの等角度間隔で４組設けられている。

【0034】

筒状部材４７の中心孔には出力軸２が貫通している。出力軸２に取り付けられたボールスプライン軸受３６は大径筒部４９の内周側に位置する。ボールスプライン軸受３６のスリーブ３８は、上下方向Ｘの下方Ｘ１から大径筒部４９の内周面の段部５３に当接する。

【0035】

ボールスプライン軸受３６は接着剤注入用孔５４を介してロータ４１の外周側から内周側に注入された接着剤によって大径筒部４９に固定される。これにより、ボールスプライン軸受３６に支持された出力軸２はロータ４１と同軸とされる。また、ボールスプライン軸受３６がロータ４１に固定されることにより、出力軸２はロータ４１と一体に回転するものとなる。換言すれば、ロータ４１の回転がボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達可能となる。

【0036】

永久磁石４８は、筒状であり、中径筒部５０の外周面に固定されている。永久磁石４８は軸線回りθにＮ極とＳ極が交互に複数着磁されている。本例では、中径筒部５０には、筒状のヨーク（不図示）が装着されており、永久磁石４８はヨークを介して中径筒部５０に固定されている。永久磁石４８は、回転用駆動コイル４５が巻き回されたステータコア４４の突極と径方向で狭い間隔を開けて対向する。

【0037】

回転用駆動コイル４５への給電によってロータ４１は軸線回りθに回転する。ロータ４１の回転はボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達される。従って、出力軸２はロータ４１と一体に回転する。

【0038】

回転位置検出部１９は、回転スケール５５と、回転位置検出用磁気センサ５６を備える。回転スケール５５は、円環状であり、その中心孔に回転スケール固定用筒部５２が挿入された状態で、筒状部材４７に同軸に固定される。これにより、回転スケール５５は、筒状部材４７およびボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に取り付けられる。従って、回転スケール５５はロータ４１と同軸であり、ロータ４１と一体に回転する。また、ロータ４１は出力軸２に同軸に固定されているので、回転スケール５５は出力軸２と同軸であり、出力軸２と一体に回転する。回転スケール５５の上面５５ａは平面であり、軸線Ｌと直交する方向に広がる。回転スケール５５は、その上面に、回転位置検出用着磁パターン５７を備える。

【0039】

上下方向Ｘで回転位置検出用着磁パターン５７と対向する位置には、回転位置検出用磁気センサ５６が配置されている。回転位置検出用磁気センサ５６はケース４に固定されている。出力軸２の回転位置は回転位置検出用磁気センサ５６から出力される検出信号に基づいて取得される。回転位置検出部１９の詳細は後述する。

【0040】

（直動駆動部）
図５は直動駆動部２２および直動位置検出部２０を拡大して示す部分断面図である。直動駆動部２２は、リニアモータである。直動駆動部２２は、出力軸２に固定された複数の永久磁石７１と、出力軸２を外周側から包囲する状態で上下方向Ｘに配列された複数の直動用駆動コイルユニット７２を備える。複数の永久磁石７１は固定部材２６の大径筒部３１の外周面に装着された筒状のヨーク７３の外周面に固定されている。ヨーク７３は一定の径寸法を備える。また、ヨーク７３の上下方向Ｘの長さ寸法は大径筒部３１の軸線方向の長さ寸法よりも長く、その上端側部分は、固定部材２６の中径筒部３２の外周側を当該中径筒部３２の外周面との間に隙間を開けて上下方向Ｘに延びる。

【0041】

各永久磁石７１は、環状であり、上下方向ＸにＮ極とＳ極とが着磁されている。複数の永久磁石７１は、隣り合う２つの永久磁石７１が上下方向Ｘで互いに同一の極を対向させている。本例では４個の永久磁石７１がヨーク７３を介して出力軸２に固定されている。

【0042】

直動用駆動コイルユニット７２はケース本体５の内壁面に固定されている。各直動用駆動コイルユニット７２は、上下方向Ｘに同軸に配列した３つの直動用駆動コイル７５を樹脂により一体に固めて筒状としたものである。従って、直動駆動部２２は９個の直動用駆動コイル７５を備える。各直動用駆動コイルユニット７２の上下方向Ｘの長さ寸法は、各永久磁石７１の上下方向Ｘの長さ寸法の２倍程度である。

【0043】

ここで、直動駆動部２２は３相のリニアモータであり、各直動用駆動コイルユニット７２を構成する３つの直動用駆動コイル７５は、リニアモータを駆動する際に、それぞれＵ相の駆動コイル、Ｖ相の駆動コイル、Ｗ相の駆動コイルとして機能する。

【0044】

回転駆動部２１の第２軸受４３と出力軸２の固定部材２６との間には、弾性部材としてのコイルバネ７８が配置されている。コイルバネ７８は出力軸本体２５を貫通させた状態で外周側から包囲している。コイルバネ７８の下方Ｘ１の端（回転駆動部２１の側の端）はロータ４１に載置されている。また、コイルバネ７８の上端部分は、固定部材２６の大径筒部３１の内周側に挿入されており、その上方Ｘ２の端が固定部材２６の環状端面３２ａに当接する。コイルバネ７８は、直動回転駆動装置１への給電（直動駆動部２２への給電）を行っていない状態で直動回転駆動装置１を基準姿勢としたときに、出力軸２を上下方向Ｘの所定の位置に支持する。

【0045】

直動駆動部２２は、電力を供給する直動用駆動コイル７５を上下方向Ｘに移動させることにより、出力軸２を上下方向Ｘに移動させる。また、直動駆動部２２は、直動用駆動コイル７５への給電状態を維持することにより、上下方向Ｘに移動させた出力軸２を、その直動位置に維持する。

【0046】

直動位置検出部２０は、直動スケール７６と直動位置検出用磁気センサ７７を備える。直動スケール７６は、筒状であり、その中心孔に小径筒部３３が挿入された状態で出力軸２に同軸に固定されている。これにより、直動スケール７６は出力軸２と一体に直動する。回転スケール５５において上下方向Ｘと直交する径方向の外側を向く円環状の周壁面７６ａには、直動位置検出用着磁パターン７９が設けられている。

【0047】

直動位置検出用磁気センサ７７は、径方向で直動位置検出用着磁パターン７９と対向する位置に配置されている。直動位置検出用磁気センサ７７はケース４に固定されている。出力軸２の直動位置は、直動位置検出用磁気センサ７７から出力される検出信号に基づいて取得される。

【0048】

ここで、直動位置検出用磁気センサ７７と、直動駆動部２２との間にはシールド部材６１が配置されている。シールド部材６１は、径方向において出力軸２の中径筒部３２とヨ
ーク７３との間に位置する筒部６２と、筒部６２の上端縁から外周側に広がってケース本体５の内壁面に達する環状板部６３を備える。筒部６２は出力軸２が上方Ｘ２（反出力側）に移動したときに、出力軸２の中径筒部３２とヨーク７３の間に侵入する。シールド部材６１は、直動駆動部２２の永久磁石７１の磁界が直動位置検出部２０に影響を及ぼすことを防止或いは抑制する。

【0049】

（直動回転検出器）
次に、図６ないし図９を参照して、直動回転検出器１７を詳細に説明する。図６は直動回転検出器１７の説明図である。図６では直動回転駆動装置１から直動回転検出器１７の要部および出力軸２を取り出して示す。図７は回転位置検出用磁気センサ５６の説明図である。図７（ａ）は回転スケール５５および回転位置検出用磁気センサ５６を、軸線Ｌを含む面で切断した断面図であり、図７（ｂ）は回転位置検出用磁気センサ５６を下方Ｘ１から見た場合の平面図であり、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＹ-Ｙ線における断面図である。図７（ｃ）では、センサ基板は、回転位置検出用磁気抵抗素子が形成されている側の面を上方に向けている。図８は回転位置検出用磁気抵抗素子８６の各磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、ＳＩＮ−、ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−が構成する回路図である。図９は直動位置検出用磁気センサ７７の説明図である。図９（ａ）は直動スケール７６および直動位置検出用磁気センサ７７を、軸線Ｌと直交する面で切断した断面図であり、図９（ｂ）は直動位置検出用磁気センサ７７を軸線Ｌの側から見た場合の側面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＺ-Ｚ線における断面図である。図９（ｃ）では、センサ基板は、直動位置検出用磁気抵抗素子が形成されている側の面を上方に向けている。

【0050】

（回転位置検出部）
図６に示すように、回転スケール５５は、その上面５５ａに回転位置検出用着磁パターン５７を備える。回転位置検出用着磁パターン５７は、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に着磁され、かつ、径方向にＳ極とＮ極とが交互に配列された格子状である。換言すれば、回転位置検出用着磁パターン５７は、軸線回りθにＳ極とＮ極が交互に着磁された環状の第１磁気トラック８１と、第１磁気トラック８１の外周側において軸線回りθにＳ極とＮ極が交互に着磁された環状の第２磁気トラック８２を備える。第１磁気トラック８１と第２磁気トラック８２とは径方向で隙間なく設けられている。第１磁気トラック８１における各極の着磁ピッチは、第２磁気トラック８２における各極の着磁ピッチと同一である。第１磁気トラック８１と第２磁気トラック８２とにおいて径方向で隣り合う着磁領域の極は異なる。

【0051】

また、回転スケール５５は、上面５５ａにおける第２磁気トラック８２の外周側に原点位置検出用着磁領域８４を備える。原点位置検出用着磁領域８４は、軸線回りθの一か所に設けられている。軸線回りθにおける原点位置検出用着磁領域８４の幅は、第１磁気トラック８１および第２磁気トラック８２において各極の着磁領域のピッチよりも短い。また、軸線回りθにおける原点位置検出用着磁領域８４の中心は、第２磁気トラック８２においてＳ極とＮ極とが隣り合う原点位置検出用着磁領域８４の境界部分の外周側に位置する。本例では、原点位置検出用着磁領域８４はＮ極に着磁されている。なお、原点位置検出用着磁領域８４はＳ極に着磁されていてもよい。

【0052】

図７（ａ）に示すように、回転位置検出用磁気センサ５６は、上方Ｘ２から回転スケール５５に対向するセンサ基板８５を備える。センサ基板８５は、回転スケール５５に対向する基板表面８５ａに回転位置検出用磁気抵抗素子８６（第２磁気検出素子）と原点位置検出用磁気抵抗素子（第３磁気検出素子）８７とを備える。センサ基板８５はガラス或いはシリコンからなる。回転位置検出用磁気抵抗素子８６および原点位置検出用磁気抵抗素子８７は、半導体プロセスによって基板表面８５ａに強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。

【0053】

回転位置検出用磁気抵抗素子８６は、その感磁方向を軸線回りθに向けて、回転位置検出用着磁パターン５７に対向する。図７（ｂ）に示すように、回転位置検出用磁気抵抗素子８６の形成領域は、全体として、軸線Ｌを中心とする円弧形状である。センサ基板８５上における回転位置検出用磁気抵抗素子８６の形成領域の曲率は、第１磁気トラック８１と第２磁気トラック８２との境界部分（Ｎ極とＳ極とが隣り合う部分）の曲率と同一である。

【0054】

ここで、回転位置検出用磁気抵抗素子８６は、第１磁気トラック８１と第２磁気トラック８２との境界部分（Ｎ極とＳ極とが隣り合う部分）で発生する回転磁界を検出する。また、回転位置検出用磁気抵抗素子８６は磁気抵抗素子の飽和感度領域を利用して回転磁界を検出する。すなわち、回転位置検出用磁気抵抗素子８６は、後述する磁気抵抗パターンに電流を流し、かつ、抵抗値が飽和する磁界強度を印加して、境界部分で面内方向の向きが変化する回転磁界を検出する。ここで、回転位置検出用磁気抵抗素子８６により回転位置検出用着磁パターン５７が発生させる回転磁界を検出すれば、回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６とを接近させて配置した場合でも、回転位置検出用磁気抵抗素子８６から正弦波成分を得ることができるので、回転位置検出部１９を上下方向Ｘでコンパクトに構成できる。

【0055】

図７（ｂ）に示すように、回転位置検出用磁気抵抗素子８６は、互いに９０°の位相差で回転スケール５５の回転を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。換言すれば、センサ基板８５は、回転スケール５５から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置にＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。

【0056】

また、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮは、１８０°の位相差をもって回転スケール５５の回転を検出する＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−とを備える。同様に、Ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳは、１８０°の位相差をもって回転スケール５５の回転を検出する＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−とを備える。すなわち、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋は、センサ基板８５上において、回転スケール５５から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、センサ基板８５上において、回転スケール５５から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。

【0057】

本例では、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）をセンサ基板８５上で２層に重ねている。

【0058】

より具体的には、図７（ｃ）に示すように、センサ基板８５の基板表面８５ａに＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋を形成し、その上に＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋を積層している。また、センサ基板８５の基板表面８５ａ上に−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−を形成し、その上に−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−を積層している。ここで、１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ＋に重ねられる２層目の各磁気抵抗パターンＣＯＳ−、ＳＩＮ＋は、１層目の各磁気抵抗パターン上にＳｉＯ２等の無機絶縁層を形成し、この無機絶縁層の上に、強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。なお、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の積層関係は逆でもよい。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−の積層関係は逆でもよい。

【0059】

本例では、回転位置検出用磁気抵抗素子８６を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとをセンサ基板８５上で積層しているので、センサ基板８５上におけるＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。従って、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）を積層せずにセンサ基板８５上に形成した場合と比較して、回転位置検出用磁気抵抗素子８６を軸線回りθで小さくできる。

【0060】

ここで、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋および−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−は、図８（ａ）に示すように、ブリッジ回路を構成しており、いずれも一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。また、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋の中点位置には、＋ａ相が出力される端子＋ａが設けられ、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−の中点位置には、−ａ相が出力される端子−ａが設けられる。従って、端子＋ａ、端子−ａからの出力を減算器に入力すれば歪の少ない正弦波の差動出力を得ることができる。

【0061】

同様に、＋ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ＋および−ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、図８（ｂ）に示すように、ブリッジ回路を構成しており、いずれも一方端が電源端子（Ｖｃｃ）に接続され、他方端がグランド端子（ＧＮＤ）に接続されている。＋ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の中点位置には、＋ｂ相が出力される端子＋ｂが設けられ、−ｂ相の磁気抵抗パターンＣＯＳ−の中点位置には、−ｂ相が出力される端子−ｂが設けられる。従って、端子＋ｂ、端子−ｂからの出力を減算器に入力すれば歪の少ない正弦波の差動出力を得ることができる。

【0062】

次に、原点位置検出用磁気抵抗素子８７は、その感磁方向を軸線回りθに向けている。原点位置検出用磁気抵抗素子８７は、図７（ａ）に示すように、回転スケール５５が回転したときに、原点位置検出用着磁領域８４の磁界を検出可能な位置に設けられている。原点位置検出用磁気抵抗素子８７は、原点位置検出用着磁領域８４が発生させる強弱磁界を検出する。

【0063】

（直動検出部）
図６に示すように、直動スケール７６は、径方向を外側に向く周壁面７６ａに、直動位置検出用着磁パターン７９を備える。直動位置検出用着磁パターン７９は、上下方向ＸにＳ極とＮ極とが交互に配列され、かつ、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に着磁された格子状である。

【0064】

直動位置検出用磁気センサ７７は、軸線Ｌと平行な姿勢で径方向から直動スケール７６に対向するセンサ基板９０を備える。また、直動位置検出用磁気センサ７７は、センサ基板９０において直動スケール７６に対向する基板表面９０ａに形成された直動位置検出用磁気抵抗素子（第１磁気検出素子）９１を備える。センサ基板９０はガラス或いはシリコンからなる。直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、半導体プロセスによって基板表面９０ａに強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。

【0065】

直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、その感磁方向を上下方向Ｘに向けている。従って、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、直動スケール７６の直動位置検出用着磁パターン７９を、Ｓ極とＮ極とが交互に配列されて上下方向Ｘに延びる軸方向磁気トラック９３を軸線回りθに複数列備えるものとして、直動スケール７６が移動したときの磁界の変化を検出する。

【0066】

ここで、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、複数の軸方向磁気トラック９３において
、軸線回りθで隣り合う２つの軸方向磁気トラック９３の境界部分（Ｎ極とＳ極とが隣り合う部分）で発生する回転磁界を検出する。また、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は磁気抵抗素子の飽和感度領域を利用して回転磁界を検出する。すなわち、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、後述する磁気抵抗パターンに電流を流し、かつ、抵抗値が飽和する磁界強度を印加して、境界部分で面内方向の向きが変化する回転磁界を検出する。ここで、直動位置検出用磁気抵抗素子９１により直動位置検出用着磁パターン７９が発生させる回転磁界を検出すれば、直動スケール７６と直動位置検出用磁気抵抗素子９１を接近させて配置した場合でも、直動位置検出用磁気抵抗素子９１から正弦波成分を得ることができるので、直動位置検出部２０を径方向でコンパクトに構成できる。

【0067】

図９（ｂ）に示すように、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、互いに９０°の位相差で直動スケール７６の直動を検出するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮおよびＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。換言すれば、センサ基板９０は、直動スケール７６から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置にＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳを備える。

【0068】

また、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮは、１８０°の位相差をもって直動スケール７６の直動を検出する＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−とを備える。同様に、Ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳは、１８０°の位相差をもって直動スケール７６の直動を検出する＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−とを備える。すなわち、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋は、センサ基板９０上において、直動スケール７６から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−は、センサ基板９０上において、直動スケール７６から得られる同一の波長を９０°の位相差で検出可能な位置に形成されている。

【0069】

本例では、Ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ（ＳＩＮ＋、ＳＩＮー）とＢ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ（ＣＯＳ＋、ＣＯＳ−）をセンサ基板９０上で２層に重ねている。

【0070】

より具体的には、図９（ｃ）に示すように、センサ基板９０の基板表面９０ａに＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋を形成し、その上に＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋を積層している。また、センサ基板９０の基板表面９０ａ上に−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−を形成し、その上に−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−を積層している。ここで、１層目の各磁気抵抗パターンＳＩＮ−、ＣＯＳ＋に重ねられる２層目の各磁気抵抗パターンＣＯＳ−、ＳＩＮ＋は、１層目の各磁気抵抗パターン上にＳｉＯ２等の無機絶縁層を形成し、この無機絶縁層の上に、強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜を積層することによって形成される。なお、＋ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ＋と、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋の積層関係は逆でもよい。また、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−と−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−の積層関係は逆でもよい。

【0071】

本例では、直動位置検出用磁気抵抗素子９１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとをセンサ基板９０上で積層することにより、直動スケール７６の軸線回りθに対応する方向の直動位置検出用磁気抵抗素子９１の幅Ｗ１を、直動スケール７６の上下方向Ｘに対応する方向の直動位置検出用磁気抵抗素子９１の高さＨ１（図９（ｂ）上段参照）と比較して短くしている。また、本例では、直動位置検出用磁気抵抗素子９１の幅方向の中心を、円筒状の直動スケール７６の円周面に設けられた直動位置検出用着磁パターン７９の曲率の頂点と対向する位置に配置している。

【0072】

ここで、直動位置検出用磁気抵抗素子９１が磁界の変化を検出する直動位置検出用着磁
パターン７９は、円筒状の直動スケール７６の周壁面７６ａに設けられている。従って、センサ基板９０を軸線Ｌと平行な姿勢として直動スケール７６の周壁面７６ａに対向させたときに、直動位置検出用磁気抵抗素子９１とセンサ基板９０との間のギャップＧは軸線回りθで変化する（図９（ａ）参照）。従って、直動スケール７６の軸線回りθに対応する方向の直動位置検出用磁気抵抗素子９１の幅Ｗ１を短くすることにより、直動位置検出用磁気抵抗素子９１からの出力について、直動スケール７６とセンサ基板９０との間の曲率に伴うギャップの変化に起因する磁気強度部分の影響を抑制できる。

【0073】

ここで、直動位置検出用磁気抵抗素子９１は、回転位置検出用磁気抵抗素子８６と同様の回路構成を備える。従って、直動位置検出用磁気抵抗素子９１からから歪みの少ない正弦波成分を得ることが容易となる。なお、直動位置検出用磁気抵抗素子９１の回路構成は、図８に示すものと同様なので、その詳細な説明は省略する。

【0074】

（直動回転動作）
出力軸２を回転させる際には、回転駆動部２１の回転用駆動コイル４５に給電してロータ４１を回転させる。ロータ４１が回転すると、その回転はボールスプライン軸受３６を介して出力軸２に伝達される。従って、出力軸２はロータ４１と一体に回転する。また、出力軸が回転すると回転スケール５５は出力軸２と一体に回転する。従って、回転位置検出用磁気センサ５６の回転位置検出用磁気抵抗素子８６からの検出信号に基づいて出力軸２の回転位置を取得できる。また、回転位置検出用磁気センサ５６の原点位置検出用磁気抵抗素子８７からの検出信号に基づいて出力軸２が軸線回りθの原点位置にあるか否かを取得できる。

【0075】

一方、出力軸２を上下方向Ｘに移動させる際には、直動駆動部２２の直動用駆動コイル７５に給電する。そして、直動用駆動コイル７５への給電状態を維持することにより、上下方向Ｘに移動させた出力軸２を、移動後の直動位置に維持する。ここで、出力軸が上下方向Ｘに移動すると、直動スケールも出力軸２と一体に上下方向Ｘに移動する。従って、直動位置検出用磁気センサ７７の直動位置検出用磁気抵抗素子９１からの検出信号に基づいて出力軸２の直動位置を取得できる。

【0076】

（作用効果）
上記の直動回転駆動装置１では、出力軸２は、当該出力軸２を支持する部品の公差などに起因して出力軸２が基準とする軸線から傾斜することがある。

【0077】

ここで、出力軸２が傾斜することにより当該出力軸２と同軸の回転スケール５５が傾斜したときに、回転位置検出部の構成が、回転スケールが径方向を向く周壁面に回転位置検出用着磁パターンを備え、回転位置検出用磁気抵抗素子が回転スケールに径方向から対向するものである場合には、回転位置検出部による回転位置の検出精度が低下しやすいという問題がある。

【0078】

すなわち、回転スケールの周壁面は円弧形状に湾曲しているので、回転位置検出用磁気抵抗素子が回転スケールに径方向から対向する構成では、回転スケールと回転位置検出用磁気抵抗素子との間のギャップは、回転スケールの周壁面の曲率に基づいて軸線回りで変化している。従って、出力軸２が傾斜しておらず回転スケールも傾斜していない場合であっても、回転位置検出用磁気抵抗素子は、ギャップの変化に起因する磁気強度分を検出してしまい、回転スケールが発生させる磁界の変化を正確に検出することは容易ではない。ここで、更に、回転スケールが傾斜した場合には、回転スケールと回転位置検出用磁気抵抗素子との間のギャップの変化量が変動するので、磁気強度分も変動する。従って、回転位置検出用磁気抵抗素子によって回転スケールが発生させる磁界の変化を正確に検出することは、より、困難となる。よって、回転位置検出部による回転位置の検出精度が低下し
やすくなる。

【0079】

このような問題に対して、本例の回転位置検出部１９は、回転スケール５５が上面５５ａに回転位置検出用着磁パターン５７を備え、回転位置検出用磁気抵抗素子８６が上方Ｘ２から回転位置検出用着磁パターン５７（回転スケール５５）に対向する。従って、出力軸２の傾斜によって回転スケール５５が傾斜した場合に回転する回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６との間のギャップが変動する変動量は、回転スケールが周壁面に回転位置検出用着磁パターンを備え、回転位置検出用磁気抵抗素子が回転スケールに径方向から対向する場合と比較して、抑制される。また、本例では、回転位置検出用磁気抵抗素子８６が上方Ｘ２から回転位置検出用着磁パターン５７（回転スケール５５）に対向するので、回転位置検出用磁気抵抗素子を回転スケールに径方向の外側から対向させた場合と比較して、回転位置検出用磁気抵抗素子８６を出力軸２の軸線Ｌに近い位置に配置することができる。ここで、回転位置検出用磁気抵抗素子８６が軸線Ｌに近い位置にあれば、回転スケール５５が傾斜したときに、回転する回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６との間のギャップが変動する変動量を抑制できる。従って、回転スケール５５が傾斜した場合でも、回転する回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６との間のギャップの変動に起因する磁気強度分の変動を抑制できる。よって、出力軸２の傾斜により出力軸２と同軸の回転スケール５５が傾斜した場合でも、回転位置検出用磁気抵抗素子８６からの検出信号に位相ずれなどが発生すること抑制でき、出力軸２の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。

【0080】

また、本例では、回転位置検出用磁気抵抗素子８６を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとをセンサ基板８５上で積層しているので、センサ基板８５上におけるＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳの配置の自由度が増す。これにより、回転位置検出用磁気抵抗素子８６を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとをセンサ基板８５上で積層しない場合と比較して、回転位置検出用磁気抵抗素子８６の形成領域を軸線回りθで短くすることが容易となる。ここで、回転位置検出用磁気抵抗素子８６の形成領域が軸線回りθで短くなれば、回転スケール５５が傾斜した場合でも、回転する回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６との間のギャップの変動量を抑制できるので、ギャップの変動に起因する磁気強度分の変動を抑制できる。よって、出力軸２の傾斜によって回転スケール５５が傾斜した場合でも、出力軸２の回転位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。

【0081】

また、本例では、直動位置検出用磁気抵抗素子９１を構成するＡ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮとＢ層の第１磁気抵抗パターンＣＯＳとをセンサ基板９０上で積層することにより、直動スケール７６の軸線回りθに対応する方向の直動位置検出用磁気抵抗素子９１の幅Ｗ１を、直動スケール７６の上下方向Ｘに対応する方向の直動位置検出用磁気抵抗素子９１の高さＨ１と比較して短くしている。これにより、出力軸２の傾斜によって直動スケール７６が傾斜した場合でも、回転する直動スケール７６と直動位置検出用磁気抵抗素子９１との間のギャップＧの変動量を抑制できるので、ギャップＧの変動に起因する磁気強度分の変動を抑制できる。よって、出力軸２の傾斜により直動スケール７６が傾斜した場合でも、出力軸２の直動位置を検出する検出精度が低下することを抑制できる。

【0082】

さらに、本例では、回転スケール５５に原点位置検出用着磁領域８４を備え、回転位置検出部１９が原点位置検出用磁気抵抗素子８７を備える。よって、出力軸２（回転スケール５５）の軸線回りθの原点位置を検出できる。

【0083】

（変形例）
なお、センサ基板８５上において、回転位置検出用磁気抵抗素子８６の＋ａ相の第１磁
気抵抗パターンＳＩＮ＋、−ａ相の第１磁気抵抗パターンＳＩＮ−、＋ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、および、−ｂ相の第１磁気抵抗パターンＣＯＳ−の全てを積層してもよい。このようにすれば、センサ基板８５上で回転位置検出用磁気抵抗素子８６の形成領域を軸線回りθでより短くすることができるので、回転スケール５５が傾斜した場合に、回転する回転スケール５５と回転位置検出用磁気抵抗素子８６との間のギャップの変動量をより抑制できる。よって、出力軸２の傾斜により出力軸２と同軸の回転スケール５５が傾斜した場合でも、出力軸２の回転位置を検出する検出精度が低下することをより抑制できる。

【0084】

また、センサ基板９０上において、直動位置検出用磁気抵抗素子９１の＋ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ＋、−ａ相の第２磁気抵抗パターンＳＩＮ−、＋ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ＋、および、−ｂ相の第２磁気抵抗パターンＣＯＳ−の全てを積層してもよい。

【0085】

また、上記の例では、回転スケール５５は原点位置検出用着磁領域８４を備えるが、原点位置検出用着磁領域８４は省略してもよい。ここで、原点位置検出用着磁領域８４を省略する場合には、センサ基板８５上の原点位置検出用磁気抵抗素子８７を省略できる。

【0086】

図１０は上記の直動回転検出器１７に替えて直動回転駆動装置１に搭載可能な変形例の直動回転検出器１７Ａの説明図である。なお、変形例の直動回転検出器１７Ａは上記の直動回転検出器１７と対応する構成を備えるので、対応する部分には同一の符号を付して説明する。

【0087】

本例の直動回転検出器１７Ａでは、回転位置検出部１９Ａを構成する回転スケール５５は、その上面５５ａに、軸線回りθにＳ極とＮ極とが交互に配列された回転位置検出用着磁パターン５７Ａを備える。すなわち、回転スケール５５は、回転位置検出用着磁パターン５７Ａとして第１磁気トラック８１を備える。一方、回転位置検出部１９Ａを構成する回転位置検出用磁気センサ５６は、センサ基板８５に、回転位置検出用着磁パターン５７の強弱磁界を検出する回転位置検出用磁気抵抗素子８６Ａを備える。回転位置検出用磁気抵抗素子８６Ａはセンサ基板８５において回転位置検出用着磁パターン５７に対向する位置に設けられる。このようにしても、回転位置検出用磁気抵抗素子８６からの出力に基づいて回転位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0088】

さらに、本例の直動回転検出器１７Ａでは、直動位置検出部２０Ａを構成する直動スケール７６は、その周壁面７６ａに、上下方向ＸにＳ極とＮ極とが交互に配列された直動位置検出用着磁パターン７９Ａを備える。上下方向Ｘに配列されたＳ極およびＮ極は、それぞれ直動スケール７６の周壁面７６ａに環状に着磁されている。一方、直動位置検出部２０Ａを構成する直動位置検出用磁気センサ７７は、センサ基板９０に、直動位置検出用着磁パターン７９Ａの強弱磁界を検出する直動位置検出用磁気抵抗素子９１Ａを備える。直動位置検出用磁気抵抗素子９１Ａはセンサ基板９０において直動位置検出用着磁パターン７９Ａに対向する位置に設けられている。このようにしても、直動位置検出用磁気抵抗素子９１からの出力に基づいて直動位置を示す正弦波成分を得ることができる。

【0089】

ここで、直動回転検出器として、直動回転検出器１７の回転位置検出部１９と直動回転検出器１７Ａの直動位置検出部２０を採用することもできる。また、直動回転検出器として、直動回転検出器１７Ａの回転位置検出部１９と直動回転検出器１７の直動位置検出部２０とを採用することもできる。

【0090】

なお、回転位置検出部１９および直動位置検出部２０のそれぞれにおいて、磁気抵抗素子（回転位置検出用磁気抵抗素子８６、原点位置検出用磁気抵抗素子８７および直動位置
検出用磁気抵抗素子９１）に替えて、ホール素子を用いることができる。

【符号の説明】

【0091】

１・・・直動回転駆動装置
２・・・出力軸（移動体）
１７・１７Ａ・・・直動回転検出器
１９・・・回転位置検出部
２０・・・直動位置検出部
２１・・・回転駆動部
２２・・・直動駆動部
３６・・・ボールスプライン軸受
４１・・・ロータ
５５・・・回転スケール
５５ａ・・・上面（回転スケールの平面）
５７・・・直動位置検出用着磁パターン
７６・・・直動スケール
７６ａ・・・直動スケールの周壁面
７９・・・直動位置検出用着磁パターン
８４・・・原点位置検出用着磁領域（着磁領域）
８６・・・回転位置検出用磁気抵抗素子（第２磁気検出素子）
８７・・・原点位置検出用磁気抵抗素子（第３磁気検出素子）
９１・・・直動位置検出用磁気抵抗素子（第１磁気検出素子）
Ｌ・・・軸線
Ｘ・・・上下方向（軸線方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】