WO2017209271A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2017209271A1
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linear motion
scale
rotation
output shaft
pattern
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PCT/JP2017/020568
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克也 森山
英吉 有賀
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日本電産株式会社
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    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
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    • G—PHYSICS
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    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators

Definitions

  • the present invention relates to a linear motion rotation detector and a linear motion rotation detector unit that detect a rotational position and a linear motion position of a moving body.
  • the present invention also relates to a linear motion rotation drive device having a linear motion rotation detector that detects displacement of an output shaft.
  • a linear motion rotation drive device having a motor unit that linearly moves and rotates an output shaft and a linear motion rotation detector that detects displacement of the output shaft is described in Patent Document 1.
  • the linear motion rotation detector includes a linear motion position detector that detects the linear motion position of the output shaft, and a rotational position detector that detects the rotational position of the output shaft.
  • the linear motion position detection unit includes a cylindrical linear motion scale fixed to the output shaft, and a linear motion displacement detection unit that reads the linear motion scale and detects the linear motion position of the output shaft.
  • the linear motion scale has a linear motion scale provided at regular intervals in the axial direction in which the output shaft linearly moves.
  • the rotational position detector includes a cylindrical rotational scale fixed coaxially to the output shaft, and a rotational displacement detector that detects a rotational position of the output shaft by detecting a change in the magnetic field of the rotational scale.
  • the rotation scale is a permanent magnet magnetized in two poles around the axis.
  • the rotational displacement detection unit includes two Hall elements arranged at different angular positions around the axis. Each of the two Hall elements is opposed to the peripheral wall surface of the rotary scale from a radial direction orthogonal to the axis, and detects a change in the magnetic field generated by the rotary scale.
  • the output shaft of the linear motion rotary drive device may be inclined with respect to the reference axis line due to tolerances of parts supporting the output shaft.
  • the rotational position detector has a magnetic detecting element such as a Hall element facing the rotational scale from the radial direction, the rotational position is detected when the rotational scale coaxial with the output shaft is inclined due to the inclination of the output shaft. There is a problem that the accuracy tends to decrease.
  • the gap between the rotary scale and the magnetic detection element changes around the axis based on the curvature of the peripheral wall surface of the rotary scale. Therefore, even when the output shaft and the rotation scale are not inclined, the magnetic detection element detects the magnetic intensity due to the change in the gap around the axis, and the change in the magnetic field generated by the rotation scale is accurately detected. It is not easy to detect.
  • the rotation scale is further inclined, the gap between the rotating rotation scale and the magnetic detection element is changed, so that the magnetic intensity is also changed. Accordingly, it is more difficult to accurately detect the change in the magnetic field generated by the rotation scale by the magnetic detection element. Thereby, the detection accuracy of the rotational position by the rotational position detector is likely to be lowered.
  • the problem of the present invention is to suppress a decrease in detection accuracy for detecting the rotational position of the moving body even when the rotation scale coaxial with the moving body is inclined due to the inclination of the moving body such as the output shaft.
  • An object of the present invention is to provide a linear motion rotation detector and a linear motion rotation detection unit.
  • Another object of the present invention is to provide a linear motion rotation drive device that detects the displacement of the output shaft using such a linear motion rotation detector.
  • the present invention provides a linear motion detector that detects the displacement of a moving body that moves linearly in the axial direction and rotates around the axial line.
  • a linear motion scale having a linear motion position detection magnetization pattern in which N and S poles are magnetized on the peripheral wall surface, and facing the linear motion position detection magnetization pattern from the radial direction.
  • a linear position detector having a first magnetic detecting element for detecting a change in magnetic field, and a rotational position detecting magnetization pattern having a plane facing the axial direction and having N and S poles magnetized on the plane.
  • a rotational position detector provided with a second magnetic detection element that detects a change in the magnetic field facing the rotational position detection magnetization pattern from the axial direction, and the linear motion scale
  • the rotary scale is characterized in that rotates with the movable body in the moving body coaxially at a predetermined position of the axial direction.
  • the rotary scale is provided with a rotational position detection magnetization pattern on a plane facing the axial direction, and the second magnetic detection element faces the rotational position detection pattern (rotational scale) from the axial direction. Therefore, when the rotation scale is tilted, the fluctuation amount by which the gap between the rotating rotation scale and the second magnetic detection element fluctuates is such that the rotation scale has a rotation position detection magnetization pattern on the peripheral wall surface, This is suppressed as compared with the case where the magnetic detection element faces the rotation scale from the radial direction. Further, if the second magnetic detection element faces the rotational position detection pattern (rotary scale) from the axial direction, the second magnetic detection element is compared with the case where the second magnetic detection element faces the rotational scale from the radial direction.
  • the detection element it becomes easy to arrange the detection element at a position close to the axis.
  • the second magnetic detection element is arranged at a position close to the axis, it is possible to suppress a fluctuation amount in which the gap between the rotating rotation scale and the second magnetic detection element fluctuates when the rotation scale is inclined. .
  • the rotation scale is tilted, it is possible to suppress the fluctuation of the magnetic intensity due to the fluctuation of the gap between the rotating rotation scale and the second magnetic detection element. Therefore, even when the rotation scale coaxial with the moving body is inclined due to the inclination of the axis of the moving body, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy for detecting the rotational position of the moving body.
  • the rotational position detecting magnetization pattern is a lattice-like pattern in which S poles and N poles are alternately arranged around the axis, and S poles and N poles are alternately magnetized in the radial direction.
  • the second magnetic detection element may detect a rotating magnetic field generated at a boundary portion between the south pole and the north pole of the rotational position detecting magnetization pattern. In this way, a sine wave component indicating the rotational position can be obtained based on the output from the second magnetic detection element.
  • the rotation position detection magnetization pattern is a pattern in which S poles and N poles are alternately arranged around the axis, and the second magnetic detection element includes the rotation position detection magnetization pattern. It is possible to detect a strong and weak magnetic field. Even in this case, a sine wave component indicating the rotational position can be obtained based on the output from the second magnetic detection element.
  • the rotary scale includes a magnetized region in which an S pole or an N pole is magnetized in a portion that is different in a radial direction from the rotational position detecting magnetization pattern on the plane, and the rotational position detecting unit includes: It is desirable that a third magnetic detection element capable of detecting the magnetic field of the magnetized region facing the plane from the axial direction is provided. In this way, the origin position around the axis of the moving body (rotation scale) can be detected based on the output from the third magnetic detection element.
  • the linear motion position detecting magnetizing pattern has S poles and N poles alternately arranged in the axial direction, and S poles and N poles are alternately magnetized around the axis.
  • the first magnetic detection element may detect a rotating magnetic field generated at a boundary portion between the S pole and the N pole of the linear motion position detection magnetization pattern. In this way, a sine wave component indicating the linear motion position can be obtained based on the output from the first magnetic detection element.
  • the linear motion position detection magnetizing pattern is a pattern in which S poles and N poles are alternately arranged in the axial direction, and the first magnetic detection element includes the linear motion position detection magnetization.
  • the strong and weak magnetic field of the magnetic pattern can be detected. Even in this case, a sine wave component indicating the linear motion position can be obtained based on the output from the first magnetic detection element.
  • a linear motion rotation detector unit of the present invention includes the linear motion rotation detector described above and a ball spline bearing fixed to the movable body, and the ball spline bearing includes the movable body as the movable body.
  • the rotary scale is supported so as to be movable in the axial direction and rotates integrally with the movable body, and the rotary scale is attached to the movable body via the ball spline bearing.
  • the rotation position detection magnetizing pattern is provided on the plane in which the rotation scale of the linear motion rotation detector faces in the axial direction, and the second magnetic detection element changes from the axial direction to the rotation position detection pattern (rotation scale). opposite. Therefore, the rotational position of the moving body is detected even when the moving body is tilted with respect to the reference axis due to the tolerance of the parts that support the moving body and the rotation scale coaxial with the moving body is tilted. It can suppress that the detection accuracy to perform falls.
  • the rotary scale is attached to the moving body via a ball spline bearing that supports the moving body so as to be movable in the axial direction.
  • the rotation scale rotates coaxially with the moving body at a predetermined position in the axial direction and does not move in the axial direction. Therefore, when the moving body moves in the axial direction, the second magnetic detection element facing the rotary scale from the axial direction does not collide with the rotary scale.
  • the linear motion rotary drive device of the present invention includes an output shaft, a linear motion drive unit that moves the output shaft in the axial direction, a rotary drive unit that includes a rotor that rotates about the axis, and a coaxial with the output shaft. And a ball spline bearing that supports the output shaft so as to be movable in the axial direction and rotates integrally with the output shaft, and a linear motion rotation detector that detects a displacement of the output shaft.
  • the rotor is fixed to the ball spline bearing, and the linear rotation detector includes a peripheral wall surface that surrounds the axis and faces the radial direction, and an N pole and an S pole are magnetized on the peripheral wall surface.
  • Linear motion position detection comprising a linear motion scale having a linear motion position detection magnetization pattern, and a first magnetic detection element for detecting a change in magnetic field from the radial direction facing the linear motion position detection magnetization pattern. And a plane facing the axial direction
  • a rotation scale including a rotation position detection magnetization pattern in which N and S poles are magnetized on the plane; and a magnetic field change from the axis direction to the rotation position detection magnetization pattern.
  • a rotational position detector having a second magnetic detection element for detection, wherein the linear motion scale is fixed to the output shaft and moves in the axial direction together with the output shaft, and the rotational scale is the rotor And is rotated coaxially with the output shaft together with the output shaft at a predetermined position in the axial direction.
  • the rotation position detection magnetizing pattern is provided on the plane in which the rotation scale of the linear motion rotation detector faces in the axial direction, and the second magnetic detection element changes from the axial direction to the rotation position detection pattern (rotation scale). opposite. Therefore, the rotation position of the output shaft is detected even when the output shaft is tilted with respect to the reference axis due to tolerances of the parts that support the output shaft, etc. It can suppress that the detection accuracy to perform falls.
  • the rotary scale is fixed to a ball spline bearing that supports the output shaft so as to be movable in the axial direction. Therefore, the rotation scale rotates coaxially with the output shaft at a predetermined position in the axial direction and does not move in the axial direction. Therefore, when the output shaft moves in the axial direction, the second magnetic detection element facing the rotary scale from the axial direction does not collide with the rotary scale.
  • the linear motion rotation detector and the linear motion rotation detector unit of the present invention detection for detecting the rotational position of the moving body even when the rotation scale coaxial with the moving body is tilted by the tilt of the moving body such as the output shaft. It can suppress that a precision falls.
  • the linear motion rotary drive device of the present invention even when the output shaft is inclined with respect to the reference axis, the rotation position of the output shaft is detected even when the rotation scale coaxial with the output shaft is inclined. It can suppress that a precision falls.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a linear motion rotation drive device equipped with a linear motion rotation detector of the present invention.
  • a linear motion rotary drive device 1 of this example includes an output shaft (moving body) 2, an output shaft drive mechanism 3 that drives the output shaft 2, and a case 4 that houses the output shaft drive mechanism 3.
  • the case 4 includes a rectangular tube-shaped case body 5 that extends in the axial direction X along the axis L of the output shaft 2.
  • the case body 5 has a rectangular shape when viewed from the axial direction X.
  • a rectangular plate-like flange 7 is fixed to one end of the case body 5.
  • the flange 7 extends in the direction orthogonal to the axis L at the other end of the case body 5.
  • a rectangular plate 6 is fixed to the other end of the case body 5.
  • An output side opening 8 is provided at the center of the flange 7. From the output side opening 8, an output side end portion 2 a of the output shaft 2 protrudes outside the case 4.
  • the output shaft 2 is provided with a spline groove 9.
  • a non-output side opening 10 (see FIG. 2) is provided at the center of the rectangular plate 6.
  • An end portion 2 b on the opposite side of the output shaft 2 protrudes from the opposite output side opening 10 to the outside of the case 4.
  • the non-output-side opening 10 is a bearing that supports the output shaft 2 on its inner peripheral surface so as to be rotatable about the axis ⁇ and to be linearly movable in the axial direction X.
  • a cover 13 is attached to one side surface 4a of the four side surfaces around the axis ⁇ of the case body 5.
  • the cover 13 extends long in the axial direction X.
  • a circuit board 14 for performing power supply control to the output shaft driving mechanism 3 is accommodated in a space inside the cover 13 defined between the cover 13 and the case main body 5.
  • Cables 15 and 16 for supplying power to the circuit board 14 are connected to the circuit board 14.
  • a cable 18 is connected from the cover 13 for taking out a detection signal from a linear rotation detector 17 that detects the displacement of the output shaft 2 to the outside.
  • the linear motion rotation detector 17 includes a rotational position detector 19 that detects the rotational position of the output shaft 2 around the axis line ⁇ , and a linear motion position detector 20 that detects the linear motion position of the output shaft 2 in the axial direction X. Prepare.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the linear motion rotary drive device 1 of FIG. 1 cut along a plane including the axis L thereof.
  • the linear motion rotary drive device 1 is set as a reference posture.
  • the reference posture is a posture in which the output-side end portion 2a of the output shaft 2 is directed downward and the axis L of the output shaft 2 is directed in the vertical direction.
  • the vertical direction in the reference posture shown in FIG. 2 will be described as the vertical direction X (axial direction) of the linear motion rotary drive device 1.
  • the lower side in the vertical direction when the reference posture is set is X1
  • the upper side is X2.
  • the output shaft drive mechanism 3 includes a rotation drive unit 21 for rotating the output shaft 2 about the axis ⁇ and a linear drive unit 22 for moving the output shaft 2 in the vertical direction X.
  • the rotation drive unit 21 is positioned below the linear drive unit 22 in the vertical direction X.
  • the rotation drive unit 21 and the linear motion drive unit 22 are configured coaxially.
  • the rotational position detection unit 19 is positioned between the rotation driving unit 21 and the linear motion driving unit 22 in the vertical direction X.
  • the linear motion position detection unit 20 is located above the linear motion drive unit 22.
  • FIG. 3 is a perspective view of the output shaft 2 and the ball spline bearing attached coaxially to the output shaft 2.
  • the output shaft 2 includes an output shaft main body 25 extending through the rotation drive unit 21 and the linear motion drive unit 22, and a cylinder coaxially fixed to an upper portion of the output shaft main body 25.
  • the fixing member 26 is provided.
  • the lower end portion (output side end portion 2 a) of the output shaft main body 25 protrudes downward X ⁇ b> 1 from the output side opening 8 of the case 4, and the upper end portion (end on the non-output side) of the output shaft main body 25.
  • the portion 2b) protrudes upward from the case 4 through the counter-output side opening 10 to X2.
  • the output shaft body 25 is provided with a through hole 27 that penetrates in the vertical direction X.
  • the fixing member 26 has a large diameter cylindrical portion 31 and a medium diameter that is coaxial with the large diameter cylindrical portion 31 and smaller in outer diameter than the large diameter cylindrical portion 31 from the lower X1 to the upper X2.
  • the cylinder part 32 and the small diameter cylinder part 33 whose outer diameter dimension is smaller than the medium diameter cylinder part 32 are provided in this order.
  • the central hole of the large diameter cylindrical portion 31 is larger than the central holes of the medium diameter cylindrical portion 32 and the small diameter cylindrical portion 33.
  • an annular end surface portion 34 is provided between the central hole of the large diameter cylindrical portion 31 and the central hole of the medium diameter cylindrical portion 32.
  • the annular end surface portion 34 is an annular end surface facing downward X1.
  • the output shaft main body 25 is press-fitted into the center holes of the medium diameter cylindrical portion 32 and the small diameter cylindrical portion 33, whereby the fixing member 26 is fixed to the output shaft main body 25.
  • a ball spline bearing 36 is attached to the lower part of the output shaft 2 coaxially with the output shaft 2.
  • a ball (not shown) constituting the ball spline bearing 36 is inserted into the spline groove 9 provided in the lower portion of the output shaft 2 so as to be able to roll.
  • the ball spline bearing 36 supports the output shaft 2 coaxially so as to be movable in the vertical direction X, and rotates integrally with the output shaft 2.
  • the ball spline bearing 36 includes a cylindrical bearing body 37 and a cylindrical sleeve 38 integrated with the bearing body 37 by shrink fitting.
  • the ball spline bearing 36 has a circular outline when viewed from the vertical direction X.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the rotation drive unit 21 and the rotation position detection unit 19 in an enlarged manner.
  • the rotation drive unit 21 is a rotation motor.
  • the rotation drive unit 21 includes a rectangular frame-shaped motor case 39, an annular stator 40 fixed inside the motor case 39, and an annular rotor disposed on the inner peripheral side of the stator 40. 41, a first bearing 42 that supports the lower end portion of the rotor 41, and a second bearing 43 that supports the upper portion of the rotor 41.
  • the first bearing 42 and the second bearing 43 are ball bearings.
  • the motor case 39 constitutes a part of the case body 5.
  • the stator 40 includes a stator core 44 having a plurality of salient poles (not shown) projecting inward in the radial direction, and a plurality of rotation drive coils 45 wound around the salient poles of the stator core 44.
  • the rotor 41 includes a cylindrical member 47 and a permanent magnet 48.
  • the cylindrical member 47 includes a large-diameter cylindrical portion 49, a medium-diameter cylindrical portion 50 that is coaxial with the large-diameter cylindrical portion 49 and smaller in outer diameter than the large-diameter cylindrical portion 49, and a medium-diameter coaxial with the medium-diameter cylindrical portion 50.
  • a small-diameter cylindrical portion 51 having an outer diameter smaller than that of the cylindrical portion 50 and a rotary scale fixing cylindrical portion 52 that is coaxial with the small-diameter cylindrical portion 51 and smaller in outer diameter than the small-diameter cylindrical portion 51 are provided.
  • the central hole of the large diameter cylindrical portion 49 is larger than the central hole of the medium diameter cylindrical portion 50.
  • annular end surface portion 50 a is provided between the center hole of the large diameter cylinder portion 49 and the center hole of the medium diameter cylinder portion 50.
  • the annular end surface portion 50a is an annular end surface facing downward X1.
  • a stepped portion 53 having an annular surface facing downward X1 is provided on the inner peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 49.
  • the large-diameter cylindrical portion 49 is provided with a plurality of adhesive injection holes 54 penetrating in the radial direction.
  • the adhesive injection hole 54 includes four sets of two adhesive injection holes 54 arranged in the vertical direction X at equal angular intervals around the axis ⁇ .
  • the output shaft 2 passes through the central hole of the cylindrical member 47.
  • the ball spline bearing 36 attached to the output shaft 2 is located on the inner peripheral side of the large diameter cylindrical portion 49.
  • the sleeve 38 of the ball spline bearing 36 comes into contact with the step portion 53 on the inner peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 49 from the lower X1 in the vertical direction X.
  • the ball spline bearing 36 is fixed to the large-diameter cylindrical portion 49 by the adhesive injected from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the rotor 41 through the adhesive injection hole 54.
  • the output shaft 2 supported by the ball spline bearing 36 is coaxial with the rotor 41.
  • the output shaft 2 rotates integrally with the rotor 41. In other words, the rotation of the rotor 41 can be transmitted to the output shaft 2 via the ball spline bearing 36.
  • the permanent magnet 48 has a cylindrical shape and is fixed to the outer peripheral surface of the medium diameter cylindrical portion 50.
  • the permanent magnet 48 has a plurality of N poles and S poles alternately magnetized around the axis ⁇ .
  • a cylindrical yoke (not shown) is attached to the medium diameter cylindrical portion 50, and the permanent magnet 48 is fixed to the medium diameter cylindrical portion 50 via the yoke.
  • the permanent magnet 48 is opposed to the salient pole of the stator core 44 around which the rotation drive coil 45 is wound with a small gap in the radial direction.
  • Rotation of the rotor 41 around the axis ⁇ around the axis is effected by feeding power to the drive coil 45 for rotation.
  • the rotation of the rotor 41 is transmitted to the output shaft 2 via the ball spline bearing 36. Therefore, the output shaft 2 rotates integrally with the rotor 41.
  • the rotational position detector 19 includes a rotational scale 55 and a rotational position detection magnetic sensor 56.
  • the rotary scale 55 has an annular shape, and is coaxially fixed to the cylindrical member 47 in a state where the rotary scale fixing cylindrical portion 52 is inserted into the center hole thereof. Thereby, the rotary scale 55 is attached to the output shaft 2 via the cylindrical member 47 and the ball spline bearing 36. Therefore, the rotary scale 55 is coaxial with the rotor 41 and rotates integrally with the rotor 41. Further, since the rotor 41 is fixed coaxially to the output shaft 2, the rotary scale 55 is coaxial with the output shaft 2 and rotates integrally with the output shaft 2.
  • the upper surface 55a of the rotary scale 55 is a flat surface and extends in a direction orthogonal to the axis L.
  • the rotation scale 55 includes a rotation position detection magnetization pattern 57 on its upper surface.
  • a rotational position detecting magnetic sensor 56 is arranged at a position facing the rotational position detecting magnetized pattern 57 in the vertical direction X.
  • the rotational position detecting magnetic sensor 56 is fixed to the case 4.
  • the rotational position of the output shaft 2 is acquired based on a detection signal output from the rotational position detecting magnetic sensor 56. Details of the rotational position detector 19 will be described later.
  • FIG. 5 is an enlarged partial sectional view showing the linear motion drive unit 22 and the linear motion position detection unit 20.
  • the linear motion drive unit 22 is a linear motor.
  • the linear drive unit 22 includes a plurality of permanent magnets 71 fixed to the output shaft 2 and a plurality of linear drive coil units 72 arranged in the vertical direction X so as to surround the output shaft 2 from the outer peripheral side.
  • the plurality of permanent magnets 71 are fixed to the outer peripheral surface of a cylindrical yoke 73 attached to the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 31 of the fixing member 26.
  • the yoke 73 has a constant diameter dimension.
  • the length dimension in the vertical direction X of the yoke 73 is longer than the length dimension in the axial direction of the large-diameter cylindrical portion 31, and the upper end portion thereof is located on the outer peripheral side of the medium-diameter cylindrical portion 32 of the fixing member 26. It extends in the vertical direction X with a gap between the outer peripheral surface of the diameter tube portion 32.
  • Each permanent magnet 71 has an annular shape, and N and S poles are magnetized in the vertical direction X. In the plurality of permanent magnets 71, two adjacent permanent magnets 71 are opposed to each other in the vertical direction X. In this example, four permanent magnets 71 are fixed to the output shaft 2 via a yoke 73.
  • the direct drive coil unit 72 is fixed to the inner wall surface of the case body 5.
  • Each of the linear motion drive coil units 72 has a cylindrical shape in which three linear motion drive coils 75 arranged coaxially in the vertical direction X are integrally fixed with resin. Accordingly, the linear motion drive unit 22 includes nine linear motion drive coils 75.
  • the length dimension in the vertical direction X of each linear motion drive coil unit 72 is about twice the length dimension in the vertical direction X of each permanent magnet 71.
  • the linear motion drive unit 22 is a three-phase linear motor
  • the three linear motion drive coils 75 constituting each linear motion drive coil unit 72 are respectively U-phase drive coils when driving the linear motor. It functions as a V-phase drive coil and a W-phase drive coil.
  • a coil spring 78 as an elastic member is disposed between the second bearing 43 of the rotation drive unit 21 and the fixing member 26 of the output shaft 2.
  • the coil spring 78 is surrounded from the outer peripheral side in a state where the output shaft main body 25 is penetrated.
  • the lower end X1 of the coil spring 78 (the end on the rotation drive unit 21 side) is placed on the rotor 41.
  • the upper end portion of the coil spring 78 is inserted on the inner peripheral side of the large-diameter cylindrical portion 31 of the fixing member 26, and the end of the upper X 2 abuts on the annular end surface 32 a of the fixing member 26.
  • the coil spring 78 moves the output shaft 2 in the up-and-down direction X when the linear motion rotary drive device 1 is in the reference posture in a state where power is not supplied to the linear motion rotary drive device 1 (power supply to the linear motion drive unit 22). Is supported at a predetermined position.
  • the linear motion drive unit 22 moves the output shaft 2 in the vertical direction X by moving the linear motion drive coil 75 that supplies power in the vertical direction X. Further, the linear motion drive unit 22 maintains the power supply state to the linear motion drive coil 75 to maintain the output shaft 2 moved in the vertical direction X at the linear motion position.
  • the linear motion position detection unit 20 includes a linear motion scale 76 and a magnetic sensor 77 for linear motion position detection.
  • the linear motion scale 76 has a cylindrical shape, and is coaxially fixed to the output shaft 2 in a state where the small diameter cylindrical portion 33 is inserted into the center hole thereof. As a result, the linear motion scale 76 linearly moves integrally with the output shaft 2.
  • a linear motion position detecting magnetizing pattern 79 is provided on an annular peripheral wall surface 76 a facing the outside in the radial direction orthogonal to the vertical direction X in the rotary scale 55.
  • the linear motion position detecting magnetic sensor 77 is disposed at a position facing the linear motion position detecting magnetized pattern 79 in the radial direction.
  • the linear motion position detecting magnetic sensor 77 is fixed to the case 4.
  • the linear motion position of the output shaft 2 is acquired based on a detection signal output from the linear motion position detecting magnetic sensor 77.
  • a shield member 61 is disposed between the linear motion position detecting magnetic sensor 77 and the linear motion drive unit 22.
  • the shield member 61 includes a cylindrical portion 62 positioned between the intermediate diameter cylindrical portion 32 of the output shaft 2 and the yoke 73 in the radial direction, and extends from the upper end edge of the cylindrical portion 62 to the outer peripheral side to the inner wall surface of the case body 5.
  • An annular plate portion 63 is provided.
  • the cylindrical portion 62 enters between the intermediate diameter cylindrical portion 32 of the output shaft 2 and the yoke 73 when the output shaft 2 moves upward X2 (opposite output side).
  • the shield member 61 prevents or suppresses the magnetic field of the permanent magnet 71 of the linear motion drive unit 22 from affecting the linear motion position detection unit 20.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the linear motion rotation detector 17.
  • the main part of the linear motion rotation detector 17 and the output shaft 2 are taken out from the linear motion rotation drive device 1.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the magnetic sensor 56 for detecting the rotational position.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the rotary scale 55 and the rotational position detection magnetic sensor 56 taken along a plane including the axis L
  • FIG. 7B shows the rotational position detection magnetic sensor 56 as viewed from below X1.
  • 7C is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. 7B.
  • FIG. 7C the sensor substrate has the surface on which the rotational position detecting magnetoresistive element is formed facing upward.
  • FIG. 8 is a circuit diagram formed by the magnetoresistive patterns SIN +, SIN ⁇ , COS +, COS ⁇ of the magnetoresistive element 86 for detecting the rotational position.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the linear motion position detecting magnetic sensor 77.
  • 9A is a cross-sectional view of the linear motion scale 76 and the linear motion position detecting magnetic sensor 77 cut along a plane orthogonal to the axis L
  • FIG. 9B shows the linear motion position detecting magnetic sensor 77.
  • FIG. 9C is a side view when viewed from the axis L side
  • FIG. 9C is a cross-sectional view taken along the line ZZ in FIG. 9B.
  • the sensor substrate has the surface on which the linear motion position detecting magnetoresistive element is formed facing upward.
  • the rotation scale 55 includes a rotation position detection magnetization pattern 57 on the upper surface 55a.
  • the rotational position detection magnetization pattern 57 has a lattice shape in which S poles and N poles are alternately magnetized around the axis ⁇ , and S poles and N poles are alternately arranged in the radial direction.
  • the rotational position detecting magnetized pattern 57 includes the annular first magnetic track 81 in which the S pole and the N pole are alternately magnetized around the axis ⁇ , and the axis around the outer periphery of the first magnetic track 81.
  • An annular second magnetic track 82 in which S and N poles are alternately magnetized at ⁇ is provided.
  • the first magnetic track 81 and the second magnetic track 82 are provided without a gap in the radial direction.
  • the magnetization pitch of each pole in the first magnetic track 81 is the same as the magnetization pitch of each pole in the second magnetic track 82.
  • the poles of the magnetized regions adjacent in the radial direction are different.
  • the rotary scale 55 includes an origin position detection magnetized region 84 on the outer peripheral side of the second magnetic track 82 on the upper surface 55a.
  • the origin position detection magnetized region 84 is provided at one place around the axis line ⁇ .
  • the width of the origin position detecting magnetized region 84 around the axis ⁇ is shorter than the pitch of the magnetized regions of each pole in the first magnetic track 81 and the second magnetic track 82.
  • the center of the origin position detection magnetized region 84 around the axis ⁇ is located on the outer peripheral side of the boundary portion of the origin position detection magnetized region 84 where the S pole and the N pole are adjacent in the second magnetic track 82.
  • the origin position detection magnetized region 84 is magnetized to the N pole.
  • the origin position detection magnetized region 84 may be magnetized to the S pole.
  • the rotational position detecting magnetic sensor 56 includes a sensor substrate 85 that faces the rotational scale 55 from above X2.
  • the sensor substrate 85 includes a rotational position detecting magnetoresistive element 86 (second magnetic detecting element) and an origin position detecting magnetoresistive element (third magnetic detecting element) 87 on the substrate surface 85 a facing the rotational scale 55.
  • the sensor substrate 85 is made of glass or silicon.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 and the origin position detecting magnetoresistive element 87 are formed by laminating a magnetic film such as a ferromagnetic NiFe on the substrate surface 85a by a semiconductor process.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 faces the rotational position detecting magnetized pattern 57 with its magnetic sensing direction directed around the axis ⁇ . As shown in FIG. 7B, the region where the rotational position detecting magnetoresistive element 86 is formed has an arc shape centered on the axis L as a whole.
  • the curvature of the formation region of the rotational position detecting magnetoresistive element 86 on the sensor substrate 85 is the curvature of the boundary portion between the first magnetic track 81 and the second magnetic track 82 (the portion where the N pole and the S pole are adjacent). Are the same.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 detects a rotating magnetic field generated at a boundary portion between the first magnetic track 81 and the second magnetic track 82 (a portion where the N pole and the S pole are adjacent to each other).
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 detects a rotating magnetic field using the saturation sensitivity region of the magnetoresistive element. That is, the rotational position detecting magnetoresistive element 86 applies a magnetic field strength that causes a current to flow through a magnetoresistive pattern, which will be described later, and saturates the resistance value, thereby generating a rotating magnetic field whose direction in the in-plane direction changes at the boundary portion. To detect.
  • the rotating position detector 19 can be configured compactly in the vertical direction X.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 includes an A-phase first magnetoresistive pattern SIN and a B-phase first that detect the rotation of the rotational scale 55 with a phase difference of 90 ° from each other.
  • a magnetoresistive pattern COS is provided.
  • the sensor substrate 85 has the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-phase first magnetoresistive pattern COS at positions where the same wavelength obtained from the rotary scale 55 can be detected with a phase difference of 90 °.
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN includes a + a-phase first magnetoresistive pattern SIN + that detects the rotation of the rotary scale 55 with a phase difference of 180 °, and a -a-phase first magnetoresistive pattern SIN-.
  • the B-phase first magnetoresistance pattern COS includes a + b-phase first magnetoresistance pattern COS + that detects the rotation of the rotary scale 55 with a phase difference of 180 °, and a -b-phase first magnetoresistance pattern COS-. Is provided.
  • the + a phase first magnetoresistive pattern SIN + and the + b phase first magnetoresistive pattern COS + are located on the sensor substrate 85 at positions where the same wavelength obtained from the rotary scale 55 can be detected with a phase difference of 90 °. Is formed. Further, the first magnetoresistive pattern SIN- of the -a phase and the first magnetoresistive pattern COS- of the -b phase detect the same wavelength obtained from the rotary scale 55 on the sensor substrate 85 with a phase difference of 90 °. It is formed in a possible position.
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN (SIN +, SIN ⁇ ) and the B-phase first magnetoresistive pattern COS (COS +, COS ⁇ ) are superimposed on the sensor substrate 85 in two layers.
  • a + b phase first magnetoresistance pattern COS + is formed on the substrate surface 85a of the sensor substrate 85, and a + a phase first magnetoresistance pattern SIN + is formed thereon. Laminated. Further, the first magnetoresistive pattern SIN- of the -a phase is formed on the substrate surface 85a of the sensor substrate 85, and the first magnetoresistive pattern COS- of the -b phase is laminated thereon.
  • each of the magnetoresistive patterns COS ⁇ and SIN + of the second layer which is superimposed on each of the magnetoresistive patterns SIN ⁇ and COS + of the first layer, forms an inorganic insulating layer such as SiO 2 on each of the magnetoresistive patterns of the first layer. And it forms by laminating
  • stacking magnetic body films such as ferromagnetic material NiFe
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS constituting the rotational position detecting magnetoresistive element 86 are laminated on the sensor substrate 85, and therefore the sensor substrate 85.
  • the degree of freedom in arrangement of the first A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS is increased. Therefore, as compared with the case where the first magnetoresistive pattern SIN (SIN +, SIN ⁇ ) of A phase and the first magnetoresistive pattern COS (COS +, COS ⁇ ) of B phase are formed on the sensor substrate 85 without being stacked.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 can be made smaller around the axis by ⁇ .
  • the + a-phase first magnetoresistive pattern SIN + and the -a-phase first magnetoresistive pattern SIN- constitute a bridge circuit, as shown in FIG.
  • the other end is connected to the ground terminal (GND).
  • the terminal + a from which the + a phase is output is provided at the midpoint position of the first magnetoresistive pattern SIN + of the + a phase, and the terminal of the first magnetoresistive pattern SIN ⁇ of the ⁇ a phase is ⁇ a
  • a terminal -a from which the phase is output is provided. Therefore, if the outputs from the terminal + a and the terminal -a are input to the subtractor, a sine wave differential output with less distortion can be obtained.
  • the + b phase magnetoresistive pattern COS + and the ⁇ b phase magnetoresistive pattern COS ⁇ form a bridge circuit as shown in FIG. 8B, and one end of each is connected to the power supply terminal (Vcc). The other end is connected to the ground terminal (GND).
  • a + b phase output terminal + b is provided at the midpoint position of the + b phase magnetoresistive pattern COS +, and a ⁇ b phase output terminal is provided at the midpoint position of the ⁇ b phase magnetoresistive pattern COS ⁇ .
  • -B is provided. Therefore, if the outputs from the terminal + b and the terminal -b are input to the subtractor, a sine wave differential output with less distortion can be obtained.
  • the magnetoresistive element 87 for detecting the origin position has its magnetic sensing direction turned around the axis line ⁇ . As shown in FIG. 7A, the origin position detecting magnetoresistive element 87 is provided at a position where the magnetic field of the origin position detecting magnetized region 84 can be detected when the rotary scale 55 rotates. The origin position detecting magnetoresistive element 87 detects a strong and weak magnetic field generated by the origin position detecting magnetized region 84.
  • the linear motion scale 76 includes a linear motion position detecting magnetized pattern 79 on a peripheral wall surface 76 a facing radially outward.
  • the linear motion position detecting magnetization pattern 79 has a lattice shape in which S poles and N poles are alternately arranged in the vertical direction X, and S poles and N poles are alternately magnetized around the axis ⁇ . .
  • the linear motion position detecting magnetic sensor 77 includes a sensor substrate 90 facing the linear motion scale 76 from the radial direction in a posture parallel to the axis L. Further, the linear motion position detecting magnetic sensor 77 includes a linear motion position detecting magnetoresistive element (first magnetic detection element) 91 formed on the substrate surface 90 a of the sensor substrate 90 facing the linear motion scale 76.
  • the sensor substrate 90 is made of glass or silicon.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 is formed by laminating a magnetic film such as ferromagnetic NiFe on the substrate surface 90a by a semiconductor process.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 has its magnetic sensing direction in the vertical direction X. Accordingly, the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 is formed by converting the linear motion position detecting magnetization pattern 79 of the linear motion scale 76 into an axial magnetic track extending in the vertical direction X by alternately arranging S poles and N poles. Assuming that 93 includes a plurality of columns around the axis ⁇ , a change in the magnetic field when the linear motion scale 76 moves is detected.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 includes a boundary portion (a portion where the N pole and the S pole are adjacent to each other) of two axial magnetic tracks 93 adjacent to each other around the axis ⁇ in the plurality of axial magnetic tracks 93. ) Is detected. Further, the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 detects a rotating magnetic field using the saturation sensitivity region of the magnetoresistive element. That is, the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 applies a magnetic field intensity that causes a current to flow through a magnetoresistive pattern, which will be described later, and saturates the resistance value, and the rotating magnetic field changes in the in-plane direction at the boundary portion. Is detected.
  • the linear motion position detection unit 20 can be configured compactly in the radial direction.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 includes the first A-phase magnetoresistive patterns SIN and B phase for detecting the linear motion of the linear motion scale 76 with a phase difference of 90 ° from each other.
  • the first magnetoresistive pattern COS is provided.
  • the sensor substrate 90 has an A-phase first magnetoresistive pattern SIN and a B-phase first magnetoresistive pattern COS at positions where the same wavelength obtained from the linear motion scale 76 can be detected with a phase difference of 90 °. Is provided.
  • the first magnetoresistive pattern SIN of the A phase detects the linear motion of the linear motion scale 76 with a phase difference of 180 ° and the first magnetoresistive pattern SIN + of the a phase and the first magnetoresistive pattern SIN ⁇ of the a phase.
  • the B-phase first magnetoresistive pattern COS detects the linear motion of the linear motion scale 76 with a phase difference of 180 °, and the + b-phase first magnetoresistive pattern COS + and the ⁇ b-phase first magnetoresistive pattern COS. -With.
  • the + a phase first magnetoresistive pattern SIN + and the + b phase first magnetoresistive pattern COS + are positions on the sensor substrate 90 where the same wavelength obtained from the linear motion scale 76 can be detected with a phase difference of 90 °. Is formed. Further, the first magnetoresistive pattern SIN ⁇ of the ⁇ a phase and the first magnetoresistive pattern COS ⁇ of the ⁇ b phase have the same wavelength obtained from the linear motion scale 76 on the sensor substrate 90 with a phase difference of 90 °. It is formed at a detectable position.
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN (SIN +, SIN ⁇ ) and the B-phase first magnetoresistive pattern COS (COS +, COS ⁇ ) are stacked on the sensor substrate 90 in two layers.
  • a + b phase first magnetoresistance pattern COS + is formed on the substrate surface 90a of the sensor substrate 90, and a + a phase first magnetoresistance pattern SIN + is formed thereon. Laminated.
  • a ⁇ a phase first magnetoresistance pattern SIN ⁇ is formed on the substrate surface 90a of the sensor substrate 90, and a ⁇ b phase first magnetoresistance pattern COS ⁇ is stacked thereon.
  • each of the magnetoresistive patterns COS ⁇ and SIN + of the second layer which is superimposed on each of the magnetoresistive patterns SIN ⁇ and COS + of the first layer, forms an inorganic insulating layer such as SiO 2 on each of the magnetoresistive patterns of the first layer. And it forms by laminating
  • stacking magnetic body films such as ferromagnetic material NiFe
  • the first-phase magnetoresistive element 91 for linear motion position detection and the first magnetoresistive pattern COS of the B layer are laminated on the sensor substrate 90 to form a linear motion scale.
  • the width W1 of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 in the direction corresponding to the axis ⁇ around 76 is set to the height H1 of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 in the direction corresponding to the vertical direction X of the linear motion scale 76. (Refer to the upper part of FIG. 9 (b)).
  • the center of the width direction of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 is the vertex of the curvature of the linear motion position detecting magnetized pattern 79 provided on the circumferential surface of the cylindrical linear motion scale 76. It is arranged at the position facing.
  • the linear motion position detecting magnetizing pattern 79 in which the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 detects a change in magnetic field is provided on the peripheral wall surface 76 a of the cylindrical linear motion scale 76. Therefore, when the sensor substrate 90 is placed in a posture parallel to the axis L and opposed to the peripheral wall surface 76a of the linear motion scale 76, the gap G between the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 and the sensor substrate 90 is around the axis. It changes with ⁇ (see FIG. 9A).
  • the linear motion scale is output from the linear motion position detecting magnetoresistive element 91. It is possible to suppress the influence of the magnetic strength portion resulting from the change in the gap due to the curvature between 76 and the sensor substrate 90.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 has a circuit configuration similar to that of the rotational position detecting magnetoresistive element 86. Therefore, it becomes easy to obtain a sine wave component with less distortion from the linear motion position detecting magnetoresistive element 91.
  • the circuit configuration of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 is the same as that shown in FIG.
  • the output shaft 2 may be inclined from the axis on which the output shaft 2 serves as a reference due to tolerances of components that support the output shaft 2.
  • the structure of the rotation position detection unit is attached to the circumferential wall surface where the rotation scale faces the radial direction.
  • the rotational position detection accuracy by the rotational position detecting unit is likely to be lowered.
  • the rotational scale is located between the rotating scale and the rotational position detecting magnetoresistive element.
  • the gap changes around the axis based on the curvature of the peripheral wall surface of the rotary scale. Accordingly, even when the output shaft 2 is not inclined and the rotation scale is not inclined, the rotational position detecting magnetoresistive element detects the magnetic intensity due to the change in the gap, and the rotation scale is detected. It is not easy to accurately detect the change in the magnetic field generated by.
  • the rotational scale 55 is provided with a rotational position detecting magnetization pattern 57 on the upper surface 55a, and the rotational position detecting magnetoresistive element 86 is rotated from the upper X2 to the rotational position. It faces the detection magnetized pattern 57 (rotary scale 55). Therefore, when the rotation scale 55 is inclined due to the inclination of the output shaft 2, the amount of variation in which the gap between the rotation scale 55 that rotates and the rotational position detecting magnetoresistive element 86 varies is the rotational position of the rotation scale on the peripheral wall surface.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 faces the rotational position detecting magnetized pattern 57 (the rotational scale 55) from above X2, so that the rotational position detecting magnetoresistive element is radially arranged on the rotational scale.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 can be disposed at a position closer to the axis L of the output shaft 2 as compared with a case where the rotational position is opposed to the outside.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 is close to the axis L, the gap between the rotating scale 55 and the rotational position detecting magnetoresistive element 86 when the rotational scale 55 is tilted is The fluctuation amount which fluctuates can be suppressed. Therefore, even when the rotation scale 55 is tilted, it is possible to suppress the fluctuation of the magnetic intensity due to the fluctuation of the gap between the rotating rotation scale 55 and the rotation position detecting magnetoresistive element 86. Therefore, even when the rotation scale 55 coaxial with the output shaft 2 is inclined due to the inclination of the output shaft 2, it is possible to suppress the occurrence of a phase shift or the like in the detection signal from the rotational position detecting magnetoresistive element 86. It can suppress that the detection accuracy which detects a rotation position falls.
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS constituting the rotational position detecting magnetoresistive element 86 are laminated on the sensor substrate 85, so that the sensor The degree of freedom of arrangement of the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS on the substrate 85 is increased.
  • the rotational position is compared with the case where the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS constituting the rotational position detecting magnetoresistive element 86 are not stacked on the sensor substrate 85. It becomes easy to shorten the formation region of the magnetoresistive element for detection 86 around the axis by ⁇ .
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 if the formation region of the rotational position detecting magnetoresistive element 86 becomes shorter around the axis ⁇ , even when the rotational scale 55 is inclined, the rotational position detecting magnetoresistive element 86 is rotated between the rotating rotational scale 55 and the rotational position detecting magnetoresistive element 86. Since the amount of change in the gap can be suppressed, the change in the magnetic intensity due to the change in the gap can be suppressed. Therefore, even when the rotation scale 55 is inclined due to the inclination of the output shaft 2, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy for detecting the rotational position of the output shaft 2.
  • the A-phase first magnetoresistive pattern SIN and the B-layer first magnetoresistive pattern COS constituting the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 are stacked on the sensor substrate 90 to directly
  • the width W1 of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 in the direction corresponding to the axis ⁇ around the dynamic scale 76 is set to the height of the linear motion position detecting magnetoresistive element 91 in the direction corresponding to the vertical direction X of the linear motion scale 76.
  • the length is shorter than H1.
  • the rotation scale 55 is provided with the origin position detection magnetized region 84, and the rotation position detection unit 19 is provided with the origin position detection magnetoresistive element 87. Therefore, the origin position of the output shaft 2 (rotation scale 55) around the axis line ⁇ can be detected.
  • the + a phase first magnetoresistance pattern SIN +, the ⁇ a phase first magnetoresistance pattern SIN ⁇ , the + b phase first magnetoresistance pattern COS +, and the rotational position detecting magnetoresistive element 86, and , -B phase first magnetoresistive pattern COS- may be laminated.
  • the region where the rotational position detecting magnetoresistive element 86 is formed on the sensor substrate 85 can be shortened by ⁇ around the axis, so that when the rotational scale 55 is tilted, The fluctuation amount of the gap with the rotational position detecting magnetoresistive element 86 can be further suppressed. Therefore, even when the rotation scale 55 coaxial with the output shaft 2 is inclined due to the inclination of the output shaft 2, it is possible to further suppress a decrease in detection accuracy for detecting the rotational position of the output shaft 2.
  • the rotary scale 55 includes the origin position detection magnetized region 84, but the origin position detection magnetized region 84 may be omitted.
  • the origin position detecting magnetized region 84 when the origin position detecting magnetized region 84 is omitted, the origin position detecting magnetoresistive element 87 on the sensor substrate 85 can be omitted.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a linear motion rotation detector 17A of a modified example that can be mounted on the linear motion rotation drive device 1 in place of the linear motion rotation detector 17 described above.
  • the linear motion rotation detector 17A of a modification is provided with the structure corresponding to said linear motion rotation detector 17, it attaches
  • the rotation scale 55 constituting the rotation position detector 19A has a rotation position detection ring in which S poles and N poles are alternately arranged on the upper surface 55a around the axis ⁇ .
  • a magnetic pattern 57A is provided. That is, the rotation scale 55 includes the first magnetic track 81 as the rotation position detection magnetization pattern 57A.
  • the rotational position detecting magnetic sensor 56 constituting the rotational position detecting unit 19A includes a rotational position detecting magnetoresistive element 86A for detecting the strong and weak magnetic field of the rotational position detecting magnetized pattern 57 on the sensor substrate 85.
  • the rotational position detecting magnetoresistive element 86 ⁇ / b> A is provided on the sensor substrate 85 at a position facing the rotational position detecting magnetized pattern 57. Even in this case, a sine wave component indicating the rotational position can be obtained based on the output from the rotational position detecting magnetoresistive element 86.
  • the linear motion scale 76 constituting the linear motion position detector 20A has S-poles and N-poles alternately arranged in the vertical direction X on the peripheral wall surface 76a.
  • a linear motion position detecting magnetized pattern 79A is provided.
  • the S pole and N pole arranged in the vertical direction X are each annularly magnetized on the peripheral wall surface 76 a of the linear motion scale 76.
  • the linear motion position detecting magnetic sensor 77 constituting the linear motion position detecting unit 20A has a linear motion position detecting magnetoresistive element 91A for detecting the strong and weak magnetic field of the linear motion position detecting magnetized pattern 79A on the sensor substrate 90. Is provided.
  • the linear motion position detecting magnetoresistive element 91A is provided on the sensor substrate 90 at a position facing the linear motion position detecting magnetized pattern 79A. Even in this case, a sine wave component indicating the linear motion position can be obtained based on the output from the linear motion position detecting magnetoresistive element 91.
  • the rotational position detector 19 of the linear motion detector 17 and the linear motion position detector 20 of the linear motion detector 17A may be employed. Further, as the linear motion rotation detector, the rotational position detector 19 of the linear motion rotation detector 17A and the linear motion position detector 20 of the linear motion rotation detector 17 can be adopted.
  • magnetoresistive elements In each of the rotational position detection unit 19 and the linear motion position detection unit 20, magnetoresistive elements (rotational position detection magnetic resistance element 86, origin position detection magnetic resistance element 87, and linear motion position detection magnetic resistance element 91). Instead of this, a Hall element can be used.

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Abstract

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、移動体の回転位置の検出精度が低下することを抑制できる直動回転検出器を提供すること。出力軸２の変位を検出する直動回転検出器１７は、径方向を向く周壁面７６ａに直動位置検出用着磁パターン７９を備える直動スケール７６と、径方向から直動位置検出用着磁パターン７９に対向して磁界の変化を検出する第１磁気検出素子９１とを備える直動位置検出部２０、および、軸線方向Ｘを向く平面５５ａに回転位置検出用着磁パターン５７を備える回転スケール５５と、軸線方向Ｘから回転位置検出用着磁パターン５７に対向して磁界の変化を検出する回転位置検出用磁気抵抗素子８６とを備える回転位置検出部１９を有する。直動スケール７６が出力軸２とともに軸線方向Ｘに移動し、回転スケール５５が軸線方向Ｘの所定の位置で出力軸２とともに同軸に回転する。

Description

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
　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。
　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。
　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。
　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。
特開２０１０－６０４７８号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
本発明の直動回転駆動装置の外観斜視図である。 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。 出力軸およびボールスプライン軸受の斜視図である。 回転駆動部を拡大して示す部分断面図である。 直動駆動部を拡大して示す部分断面図である。 直動回転位置検出器の説明図である。 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。 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。 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。 変形例の直動回転検出器の説明図である。
　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。
（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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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）

Claims (8)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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