(57)【要約】【課題】ロッドが熱変形により伸縮しても、該ロッドの位置精度を充分に確保できるリニアモータを提供する。【解決手段】マグネットを有し延在するロッド１と、前記ロッド１を囲むコイル４と、前記コイル４を支持するハウジング２と、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイル４に流れる電流とによって、前記ロッド１と前記ハウジング２とを相対移動させるリニアモータ１１であって、前記ロッド１には、一端に外部機器取付部１０５が設けられ、前記ハウジング２の前記外部機器取付部１０５側には、該ハウジング２に対する前記ロッド１の位置を検出する位置検出手段９が配設されていることを特徴とする。【選択図】図１
2010259205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットを有し延在するロッドと、前記ロッドを囲むコイルと、前記コイルを支持するハウジングと、を備え、
前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記ハウジングとを相対移動させるリニアモータであって、
前記ロッドには、一端に外部機器取付部が設けられ、
前記ハウジングの前記外部機器取付部側には、該ハウジングに対する前記ロッドの位置を検出する位置検出手段が配設されていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアモータであって、
前記位置検出手段は、前記ロッドが前記ハウジングに対して移動する際に生じる前記マグネットの磁界の方向の変化を検出する磁気センサを備えることを特徴とするリニアモータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリニアモータであって、
前記ハウジングにおける前記外部機器取付部側の端部には、位置決め部が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニアモータであって、
前記ロッドが、鉛直方向に沿って延在し、
前記外部機器取付部が、前記ロッドの下端部に配設されることを特徴とするリニアモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のリニアモータを複数用い、これらのリニアモータの前記ロッド同士を互いに平行に配列したことを特徴とするリニアモータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットの磁界とコイルに流れる電流によって推力を得るリニアモータ及びこれを複数用いたリニアモータユニットに関し、特に、積層された複数のコイルにマグネットを有するロッドを挿入したロッドタイプのリニアモータ及びリニアモータユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータは、回転型モータの固定子側と回転子（可動子）側を直線状に引き伸ばしたように構成され、電気エネルギを直線運動するための推力に変換する。直線的な推力が得られるリニアモータは、移動体を直線運動させる一軸のアクチュエータとして用いられる。
【０００３】
リニアモータの一種として、ロッドタイプのものが知られている。ロッドタイプのリニアモータは、複数の円筒形のコイルを積層し、積層して出来たコイルの孔内にマグネットを有するロッドを挿入した構成になっている。また、コイルは、例えば、Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相を順次繰り返し配列した状態でハウジングに支持されている。そして、これらのコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイルの軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッドは、この移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期しコイルに対して直線運動を行う。
【０００４】
このようなリニアモータを用いた一例として、特許文献１に記載された実装ヘッドがある。この実装ヘッドは、鉛直方向に延在するロッドタイプのリニアモータを複数備えている。これらのリニアモータは、互いのロッドを平行に配列するようにして、そのハウジングがフレームに支持されている。また、ハウジングに対して上下動するロッドの下端部には、電子部品を吸着保持するノズルが配設されている。また、ハウジングの上部には、ハウジングに対するロッドの鉛直方向の位置を検出する位置検出手段としてリニアエンコーダが配設されている。そして、ノズルで電子部品を吸着保持して、基板上へ実装する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２０８１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の実装ヘッドにおいては、連続して運転を行うに連れて装置の温度が上昇する。このような装置の温度変化に応じて、リニアモータのロッドが熱変形により伸縮し、ロッドの下端部に配されたノズルの正確な位置検出ができなくなることがあった。
【０００７】
すなわち、前述のようにロッドが伸縮すると、ハウジングの上部に配置されたリニアエンコーダが検出する該ロッドの鉛直方向の位置と、ロッド下端のノズルにおける鉛直方向の位置との間にずれが生じることから、該ノズルの位置精度が確保できなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ロッドが熱変形により伸縮しても、該ロッドの位置精度を充分に確保できるリニアモータ及びこれを複数用いたリニアモータユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、マグネットを有し延在するロッドと、前記ロッドを囲むコイルと、前記コイルを支持するハウジングと、を備え、前記マグネットの磁界と前記コイルに流れる電流とによって、前記ロッドと前記ハウジングとを相対移動させるリニアモータであって、前記ロッドには、一端に外部機器取付部が設けられ、前記ハウジングの前記外部機器取付部側には、該ハウジングに対する前記ロッドの位置を検出する位置検出手段が配設されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るリニアモータによれば、ハウジングの外部機器取付部側に、該ハウジングに対するロッドの位置を検出する位置検出手段が配設されているので、ロッドの一端に設けられた外部機器取付部の位置を安定して高精度に検出できる。
【００１１】
すなわち、位置検出手段が、外部機器取付部に比較的近い位置に配設されるので、装置の温度変化に応じて、ロッドが熱変形により伸縮しても、ハウジングに対するロッドの外部機器取付部の位置精度が充分に確保される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るリニアモータ及びリニアモータユニットによれば、ロッドが熱変形により伸縮しても、該ロッドの位置精度を充分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るリニアモータを複数用いたリニアモータユニットを示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における位置検出システムの構成図
【図３】リニアモータの斜視図（一部断面図を示す）
【図４】コイルホルダに保持されたコイルユニットを示す斜視図
【図５】リニアモータのマグネットとコイルの位置関係を示す図
【図６】磁気センサの原理を示す斜視図
【図７】磁界の方向の角度θと磁気センサの抵抗値との関係を示すグラフ
【図８】磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図
【図９】図８の磁気センサの等価回路図
【図１０】ホイーストン・ブリッジから構成される磁気センサを示す図
【図１１】ロッドが発生する磁界と磁気センサとの位置関係を示す図
【図１２】磁気センサが検出する磁気ベクトルの方向と、出力電圧の関係を示すグラフ
【図１３】二組のフルブリッジ構成の磁気センサを示す図（図中（Ａ）は磁気センサの強磁性薄膜金属の形状を示す平面図、図中（Ｂ）は等価回路図）
【図１４】磁気センサから出力される正弦波状信号及び余弦波状信号を示すグラフ
【図１５】ロッドと磁気センサの位置関係及び磁気センサの出力信号を示す概念図
【図１６】正弦波及び余弦波によって描かれるリサージュ図形を示す図
【図１７】エンドケースに取り付けられる磁気センサを示す側面図
【図１８】エンドケースに取り付けられるブッシュを示す側面図
【図１９】位置検出回路の構成図
【図２０】ルックアップテーブルメモリのメモリ構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態のリニアモータユニット１００は、例えば、半導体製造の最終工程において性能検査用のテスタにＩＣからなる電子部品２００を搬送するＩＣハンドラや、基板上に電子部品２００を実装する表面実装機などの電子部品搬送装置として用いられる。
【００１５】
図１に示すように、リニアモータユニット１００は、複数のリニアモータ１１を有しており、これらのリニアモータ１１をフレーム１１１で支持し構成されている。また、リニアモータユニット１００は、水平方向（図１における左右方向）の面内において移動可能とされている。
【００１６】
リニアモータ１１は、丸棒状をなし内部にマグネットを有するとともに鉛直方向（図１における上下方向）に延在するロッド１と、ロッド１を囲む複数のコイル４と、これらのコイル４を支持するハウジング２と、を備えている。そして、マグネットの磁界とコイル４に流れる電流とによって、ロッド１とハウジング２とを鉛直方向に沿って相対移動させる構成とされている。このように、リニアモータ１１は、所謂ロッドタイプのリニアモータ１１である。
また、リニアモータユニット１００は、各リニアモータ１１のロッド１同士を互いに平行に配列した構成とされている。
【００１７】
ロッド１は、非磁性材料のステンレス等からなるパイプと、このパイプ内に配置された円柱状の複数のマグネット（セグメント磁石）とを有している。これらのマグネットは、互いに同極を対向させるようにして鉛直方向に積層されている。また、隣り合うマグネット同士の間には、例えば鉄等の軟質磁性材料からなるポールシュー（磁極ブロック）が配設されている。また、ロッド１の下端部には、電子部品２００を吸着保持可能なノズル（外部機器取付部）１０５が配設されている。
【００１８】
コイル４は、円筒状をなし、その軸線を鉛直方向に延ばし積層するようにしてハウジング２に固定されている。また、コイル４は、ロッド１に対して同軸に配置されており、その内周面とロッド１の外周面との間には僅かに間隙が設けられている。これらのコイル４は、銅線を螺旋状に巻いて夫々形成されており、隣り合うコイル４同士の間には、絶縁性材料の樹脂等からなるリング状のスペーサが配設されている。また、コイル４は、３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとされており、該三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成されている。
【００１９】
そして、これらのコイル４に１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向（すなわち鉛直方向）に移動する移動磁界が発生する。ロッド１は、移動磁界により鉛直方向に沿う推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して往復直線運動を行う。
【００２０】
ハウジング２は、樹脂又はセラミックス等からなり、角棒状又は細長い直方体状に形成されている。本実施形態では、ハウジング２とコイル４とが、インサート成形によって一体に成形される。すなわち、ハウジング２は、コイル４を金型にセットした状態で、溶融した樹脂又はセラミックスを金型内に注入した後、硬化させて形成されている。また、ハウジング２における鉛直方向の両端部には、ロッド１の直線運動を案内するためのブッシュやスプライン等の軸受部材が配設されている。
【００２１】
すなわち、ロッド１の鉛直方向に沿う外形寸法は、ハウジング２の鉛直方向に沿う外形寸法よりも長く設定されている。また、ロッド１の両端部は、ハウジング２の両端部から夫々鉛直方向の外側に向けて突出している。また、ハウジング２の下端部（すなわちノズル１０５側の端部）には、リニアモータ１１をフレーム１１１に位置決めするための位置決めピン（位置決め部）１０６が設けられている。
【００２２】
詳しくは、フレーム１１１には、位置決めピン１０６に対応する形状の凹部が形成されており、位置決めピン１０６と前記凹部とを互いに嵌め合わせることにより、リニアモータ１１の鉛直方向の位置決めがなされている。
【００２３】
また、ハウジング２の下側（すなわちノズル１０５側）には、ハウジング２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド（位置検出手段）９が配設されている。位置検出ヘッド９は、ハウジング２の下端部に配設されている。また、位置検出ヘッド９には、ロッド１がハウジング２に対して鉛直方向に移動する際に生じる前記マグネットの磁界の方向の変化を検出する磁気センサ１２が備えられている。
【００２４】
磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ、Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子を有している。このような磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ−Ｍａｇｎｅｔｒｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）センサ又は異方性磁気抵抗素子と呼ばれる。また、磁気センサは、不図示の制御部に電気的に接続されている。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態のリニアモータユニット１００によれば、ハウジング２のノズル１０５側に、該ハウジング２に対するロッド１の位置を検出する位置検出ヘッド９が配設されているので、ロッド１の下端部に設けられたノズル１０５の位置を安定して高精度に検出できる。
【００２６】
すなわち、位置検出ヘッド９が、ノズル１０５に比較的近い位置に配設されているので、リニアモータ１１の温度変化に応じて、ロッド１が熱変形により伸縮しても、ハウジング２に対するロッド１のノズル１０５の位置精度が充分に確保される。
【００２７】
また、位置検出ヘッド９が磁気センサ１２を備えているので、この磁気センサ１２が、ロッド１に配置されたマグネットの磁界の方向の変化を検出するとともに、ロッド１のノズル１０５の位置を高精度に検出できる。また、このようにロッド１のマグネットを用いてノズル１０５の位置検出が行えるので、例えば、磁気スケールやリニアスケール（リニアエンコーダ）等を用いて位置検出を行うような構成に対比して、部材を削減できる。
【００２８】
また、ロッド１の熱変形量は、該ロッド１の鉛直方向の長さに比例するので、本実施形態のように、磁気センサ１２を用いてハウジング２に対するロッド１の位置を検出するような構成の場合に、該磁気センサ１２がノズル１０５に近い位置に配設されていることによって、ロッド１の伸縮の影響をより低減できる。
【００２９】
一方、磁気センサ１２をノズル１０５に接近させ過ぎると、リニアモータ１１同士を接近させ狭ピッチに配列した場合に配置が難しくなることがあるので、本実施形態のように、ハウジング２の下端部に配置することがより好ましい。
【００３０】
また、コイル４が発熱した際に、熱が上方へ向けて移動することから、本実施形態のように位置検出ヘッド９の磁気センサ１２をハウジング２の下端部に配置することにより、磁気センサ１２の検出精度が安定して確保される。また、ロッド１の熱変形についても、該ロッド１における上側部分に主に生じることになるから、さらに検出精度が向上する。
【００３１】
また、ハウジング２の上側にヒートシンクを配設すれば、前述の熱が上側へ向けて移動しやすくなるので、磁気センサ１２周辺の熱変化を抑制できることからより好ましい。
【００３２】
さらに、前述の構成は、位置検出ヘッド９が磁気センサ１２を備える場合に、より好適である。なぜなら、磁気センサ１２は、マグネットの磁界の方向の変化を検出しているため、熱変形によってロッド１が変形して該ロッド１内のマグネットの位置ずれが起きると、その影響がリニアスケール等の場合よりも大きいからである。
【００３３】
また、リニアモータ１１のフレーム１１１に対する位置決めに、前述のように位置決めピン１０６を用いている。すなわち、リニアモータ１１が、ハウジング２におけるノズル１０５側の端部に設けられた位置決めピン１０６で位置決め固定されている。このような構成により、ハウジング２が熱変形し伸縮した際、該ハウジング２がノズル１０５側とは反対側（すなわち上側）へ向けて伸縮することになる。従って、ハウジング２が熱変形により伸縮しても、ロッド１のノズル１０５の位置精度が充分に確保される。
【００３４】
また、本実施形態のリニアモータユニット１００は、前述のように構成されたリニアモータ１１を複数用いてユニット化しているので、これらリニアモータ１１において互いに平行に配列されたロッド１の各ノズル１０５の位置精度を、夫々充分に確保できる。従って、このリニアモータユニット１００を用いて、表面実装機やＩＣハンドラ等の電子部品搬送装置を構成した際に、電子部品２００を安定して高精度に搬送できるとともに、生産性が向上する。
【００３５】
尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、位置検出ヘッド９をハウジング２の下端部に配設することとしたが、位置検出ヘッド９は、ハウジング２の下側に間隔を開けて配設されていても構わない。また、位置検出手段として、位置検出ヘッド９を配設する代わりにハウジング２の下端部に直接磁気センサを設けることとしてもよい。
【００３６】
また、磁気センサを設ける代わりに、磁気スケール、リニアスケール（リニアエンコーダ）等を設けて、ハウジング２に対するロッド１の位置を検出することとしても構わない。
【００３７】
また、ハウジング２におけるノズル１０５側の端部に位置決めピン１０６が設けられることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、位置決め部として、位置決めピン１０６以外の位置決めボルトや位置決め穴等を用いても構わない。このような構成であっても、ハウジング２が前述のように熱変形し伸縮した際には、該ハウジング２がノズル１０５側とは反対側へ向けて伸縮することになる。
【００３８】
また、ロッド１の下端部には、電子部品２００を吸着保持可能なノズル１０５が配設されていることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、ロッド１の下端部に、外部機器取付部として、ノズル１０５を設ける代わりに、電子部品２００を狭持可能なハンド等を設けることとしても構わない。また、ノズル１０５が、電子部品２００の代わりに精密部品や機械部品等を吸着保持することとしてもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、リニアモータ１１を鉛直方向に延在させて配置しているが、これに限定されるものではない。
【００４０】
また、以下に詳述するように、前述のリニアモータ１１を用いた位置検出システムを構成しても構わない。
図２は本発明の一実施形態におけるリニアモータの位置検出システムを示す。この位置検出システムは、リニアモータ１１と、リニアモータ１１のロッド１の位置を検出する磁気センサ１２と、磁気センサ１２が出力する信号を内挿処理する位置検出回路１３と、を備える。位置検出回路１３が出力する位置の信号は、リニアモータ１１のドライバ１４に出力される。ドライバ１４には、リニアモータ１１を制御するのに適した形態をした電力を供給するＰＷＭインバータ(PWM:Pulse Width Modulation)などの電力変換器、並びに位置検出回路１３からの信号及び上位コンピュータからの指令によって電力変換器を制御する制御器が組み込まれる。磁気センサ１２と位置検出回路１３とは、エンコーダケーブル１５によって接続される。リニアモータ１１のコイルとドライバの電力変換器とは、動力ケーブル１６によって接続される。
【００４１】
図３は、リニアモータ１１の斜視図（一部断面図）を示す。このリニアモータ１１は、コイル収容ケース２に対してロッド１が軸線方向に移動するロッドタイプリニアモータである。例えば、ロッド１の先端にチップ状の電子部品などを取り付け、電子部品を基板上の所定の位置にマウントするのに用いられる。リニアモータ１１は一軸のみで使用されてもよいし、作業効率を上げるための多軸のアクチュエータとして、複数個並べて使用されてもよい。
【００４２】
コイル収容ケース２内には、複数のコイル４が積層される。コイル収容ケース２の両端面それぞれには、エンドケース９が取り付けられる。エンドケース９には、ロッド１の直線運動を案内するための軸受であるブッシュ８が取り付けられる。尚、これらのエンドケース９のうち、下側に配置されるエンドケース９が前記位置検出ヘッド９とされている。
【００４３】
ロッド１は、例えばステンレス等の非磁性材からなり、パイプのように中空の空間を有する。ロッド１の中空空間には、円柱状の複数のマグネット３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように積層される。すなわちＮ極とＮ極が、Ｓ極とＳ極とが対向するように積層される。マグネット３の間には、例えば鉄等の磁性体からなるポールシュー７（磁極ブロック）が介在される。ロッド１は、積層されたコイル４内を貫通すると共に、コイル収容ケース２に軸線方向に移動可能に支持されている。
【００４４】
図４に示されるように、コイル４は銅線を螺旋状に巻いたもので、コイルホルダ５に保持されている。隣接するコイル４を絶縁させる必要があるので、コイル４間にはリング状の樹脂製スペーサ５ａが介在される。コイルホルダ５上にはプリント基板６が設けられる。コイル４の巻線の端部４ａは、プリント基板６に結線される。
【００４５】
この実施形態では、コイル４及びコイルホルダ５を金型にセットし、溶融した樹脂又は特殊セラミックスを金型内に注入するインサート成形によって、コイル収容ケース２をコイル４と一体に成形する。図３に示されるように、コイル収容ケース２には、コイル４の放熱性を高めるためにフィン２ａが複数形成される。なお、コイルホルダ５に保持されたコイル４をアルミ製のコイル収容ケース２に収納し、コイル４とコイル収容ケース２との間のすきまを接着剤で埋めて、コイル４及びコイルホルダ５をコイル収容ケース２に固定してもよい。
【００４６】
図５は、リニアモータのマグネット３とコイル４の位置関係を示す。ロッド１内の中空空間には、円盤状の複数のマグネット３（セグメント磁石）が互いに同極が対向するように配列される。コイル４は３つでＵ・Ｖ・Ｗ相からなる一組の三相コイルとなる。一組の三相コイルを複数組み合わせて、コイルユニットが構成される。Ｕ・Ｖ・Ｗ相の三相に分けた複数のコイルに１２０°ずつ位相が異なる三相電流を流すと、コイル４の軸線方向に移動する移動磁界が発生する。ロッド１は、移動磁界により推力を得て、移動磁界の速さに同期してコイル４に対して相対的に直線運動を行う。
【００４７】
図３に示されるように、磁気センサ収容ケースであるエンドケース９の一方には、ロッド１の位置を検出するための磁気センサ１２が取り付けられる。磁気センサ１２は、ロッド１から所定のすきまを開けて配置され、ロッド１の直線運動によって生ずるロッド１の磁界の方向（磁気ベクトルの方向）の変化を検出する。
【００４８】
図６に示されるように、磁気センサ１２は、Ｓｉ若しくはガラス基板２１と、その上に形成されたＮｉ，Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の強磁性薄膜金属で構成される磁気抵抗素子２２を有する。磁気センサ１２は、特定の磁界方向で抵抗値が変化するためにＡＭＲ(Anisotropic-Magnetro-Resistance)センサ（異方性磁気抵抗素子）と呼ばれ
る。
【００４９】
磁気抵抗素子２２に電流を流し、抵抗変化量が飽和する磁界強度を印加し、その磁界(Ｈ)の方向を電流方向Ｙに対して角度変化θを与えたとする。図７に示されるように、抵抗変化量（△Ｒ）は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０°，２７０°）の時に最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０°，１８０°）の時に最小となる。抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分に応じて、下記の（１）式のように変化する。
（数１）
Ｒ＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（１）
Ｒ0：無磁界中の強磁性薄膜金属の抵抗値
△Ｒ：抵抗変化量
θ：磁界方向を示す角度
【００５０】
飽和感度領域以上であれば、△Ｒは定数になり、抵抗値Ｒは磁界の強度には影響されなくなる。
【００５１】
飽和感度領域以上の磁界強度で、磁界の方向を検出する磁気センサ１２の強磁性薄膜金属の形状を図８に示す。縦方向に形成された強磁性薄膜金属エレメント（Ｒ１）と横方向のエレメント（Ｒ２）が直列に結線した形状になる。
エレメント（Ｒ１）に対して最も大きな抵抗変化を促す垂直方向の磁界は、エレメント（Ｒ２）に対し最小の抵抗変化となる。抵抗値Ｒ１とＲ２は次式で与えられる。
（数２）
Ｒ１＝Ｒ0−△Ｒｓｉｎ2θ…（２）
（数３）
Ｒ２＝Ｒ0−△Ｒｃｏｓ2θ…（３）
この磁気センサ１２の等価回路（ハーフブリッジ）を図９に示す。出力Ｖoutは次式で
与えられる。
（数４）
Ｖout＝Ｒ1・Ｖcc／（Ｒ1＋Ｒ2）…（４）
（４）式に（２），（３）式を代入し、整理すると、
（数５）
Ｖout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θ…（５）
α＝△Ｒ・Ｖcc／２（２Ｒ0−△Ｒ）
が成立する。
【００５２】
図１０に示されるように強磁性薄膜金属の形状を形成すれば、一般的に知られているホイーストン・ブリッジの構成となる。二つの出力Ｖout＋とＶout−を用いることにより、中点電位の安定性の向上と増幅を行うことが可能になる。
【００５３】
ロッド１が直線運動するときの磁界方向の変化と磁気センサ１２の出力について説明する。図１１に示されるように、磁気センサ１２を、飽和感度領域以上の磁界強度が印加されるギャップｌの位置に、かつ磁界の方向変化がセンサ面に寄与するように配置する。図１２に示されるように、ロッド１が距離λを直線移動したとき、センサ面では磁界の方向が１回転となる。このときに電圧の信号は１周期の正弦波になる。より正確にいえば、（５）式のＶout＝Ｖcc／２＋αｃｏｓ２θより出力波形は２周期の波形となる。しかし、磁気センサ１２のエレメントの延伸方向に対して４５°にバイアス磁界を掛けるならば、周期が半減し、ロッド１がλを直線移動したときに１周期の出力波形が得られる。
【００５４】
運動の方向を知るためには、図１３に示されるように、二組のフルブリッジ構成のエレメントを、互いに４５°傾くように一つの基板上に形成すればよい。二組のフルブリッジ回路によって得られた出力ＶoutＡとＶoutＢは、図１４に示されるように、互いに９０°の位相差を持つ余弦波及び正弦波となる。
【００５５】
本実施形態によれば、磁気センサ１２がロッド１の磁界の方向の変化を検出するので、たとえ図１５に示されるように、磁気センサ１２の取付け位置が(1)から(2)にずれたとしても、磁気センサ１２が出力する正弦波及び余弦波には変化が少ない。図１６に示されるように、正弦波及び余弦波によって描かれるリサージュ図形も円の大きさが変化しにくくなる。このため、磁気ベクトル２４の方向θを正確に検出することができる。ロッド１と磁気センサ１２との間のギャップｌを高精度に管理しなくても、ロッド１の正確な位置を検出できるので、磁気センサ１２の取付け調整が容易になる。それだけでなく、ブッシュ８によって案内されるロッド１にがたを持たせることも可能になるし、ロッド１の多少の曲がりを許容することも可能になる。
【００５６】
図１７は、エンドケース９に取り付けられる磁気センサ１２を示す。エンドケース９には、磁気センサ１２を収容するための空間からなる磁気センサ収容部２６が設けられる。磁気センサ収容部２６内に磁気センサ１２を配置した後、磁気センサ１２の周囲を充填材２７で埋める。これにより、磁気センサ１２がエンドケース９に固定される。磁気センサ１２は温度特性を持ち、温度の変化によって出力が変化する。コイル４から受ける熱の影響を低減するため、エンドケース９及び充填材２７には、コイル収容ケース２よりも熱伝導率の低い材料が使用される。例えば、コイル収容ケース２にはエポキシ系の樹脂が使用され、エンドケース９及び充填材２７には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が使用される。
【００５７】
図１８は、エンドケース９に取り付けられた軸受であるブッシュ８を示す。エンドケース９に軸受機能を持たせることで、ロッド１と磁気センサ１２との間のギャップが変動するのを防止することができる。
【００５８】
図１９は、位置検出回路１３の構成図を示す。磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号は、位置検出回路１３に取り込まれる。内挿回路（インターポレータ）である位置検出回路１３は、９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号にディジタル的な内挿処理を加えて高分解能の位相角データを出力する。ロッド１の磁極間のピッチは例えば数十ｍｍのオーダーであり、磁気式のエンコーダの数百μｍのオーダーに比べてはるかに大きい。ロッド１を磁気スケールとして流用するときには、磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号を細分化し、分解能を上げる必要がある。磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号の変化は、分解能を上げた位置検出回路に大きな影響を及ぼす。このため、磁気センサ１２が出力する正弦波状信号及び余弦波状信号の変化は小さいことが望まれる。
【００５９】
９０°位相が異なる正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれは、Ａ／Ｄ変換器３０に入力される。Ａ／Ｄ変換器３０は、正弦波状信号及び余弦波状信号それぞれを所定の周期でディジタルデータＤＡ，ＤＢにサンプリングする。
【００６０】
予め、図２０に示されるように、ルックアップテーブルメモリ３１には、逆正接関数（ＴＡＮ-1）を用いた次の式に基づいて作成されたルックアップテーブルデータが記録されている。
ｕ＝ＡＴＡＮ-1（ＤＢ／ＤＡ）
【００６１】
図２０には、８ビット×８ビットのアドレス空間に１周期１０００分割の位相角データを持たせる場合のルックアップテーブルメモリのメモリ構成が示されている。
【００６２】
位相角データ算出手段である信号処理部３２は、ディジタルデータＤＡ，ＤＢをそれぞれｘ，ｙアドレスとしてルックアップテーブルデータを検索し、ｘ，ｙアドレスに対応した位相角データｕを得る。これにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿することが可能になる。なお、ルックアップテーブルメモリを用いる替わりに、ｕ＝ＡＴＡＮ-1（ＤＢ／ＤＡ）の演算をして、位相角データｕを算出することにより、１波長（０から２πまでの区間）内を分割・内挿してもよい。
【００６３】
次に、パルス信号発生手段である信号処理部３２は、位相角データｕからＡ相エンコーダパルス信号及びＢ相エンコーダパルス信号を生成し、１周期に１度のＺ相パルス信号を生成する。信号処理部３２が出力するＡ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｚ相パルス信号は、リニアモータ１１のドライバ１４に出力される。ドライバ１４はこの位置信号に基づいて、電力変換器を制御する。
【符号の説明】
【００６４】
１…ロッド、  ２…ハウジング、  ４…コイル、  ９…位置検出ヘッド（位置検出手段）、
１１…リニアモータ、  １００…リニアモータユニット、  １０５…ノズル（外部機器取付部）、  １０６…位置決めピン（位置決め部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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