(57)【要約】【課題】リニアモータにおいて、可動子の固定子に対する絶対位置を検出する絶対位置検出装置のコストダウンを図る。【解決手段】リニアモータにおいて、一対の固定子の間に可動子が相対移動可能に配設されるとともに、可動子の両側に、それぞれセンサＡ，Ｂ，センサＣ，Ｄが設けられる。固定子の一方には、磁石１８がセンサＡ，Ｂとの間の距離が正弦波状に変化するように設けられ、他方の固定子には、磁石１９がセンサＣ，Ｄとの間の距離が余弦波状に変化する状態で設けられる。センサＡ，Ｂの出力信号から求めた振幅とセンサＣ，Ｄの出力信号から求めた振幅との組は絶対位置に１対１に対応するため、これら振幅に基づけば絶対位置を検出することができる。このように、リニアモータに設けられた磁石を利用して絶対位置が検出されるため、別個に磁石等を設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。【選択図】図５
2010071901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上の磁界検出部を有し、前記長手部材と前記軸方向に相対移動可能な検出部材とを備え、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、前記検出部材の前記長手部材に対する前記軸方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、前記相対位置と１対１に対応して変化する状態で配設されたことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記１つ以上の磁界検出部との間の、前記軸方向と平行な方向と前記軸方向と直交する方向との少なくとも一方における相対位置関係が変化する状態で配設された請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
互いに前記軸方向と直交する方向に離間するとともに、前記軸方向と平行な第１直線および第２直線を前記長手部材に対して規定し、その長手部材と前記磁界検出部とを、それら第１直線、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴う磁界検出部の出力信号の振幅と波長との少なくとも一方の変化が、前記第１直線に沿って相対移動させた場合と前記第２直線に沿って相対移動させた場合とで互いに異なる状態で、前記複数の磁石が配設された請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記軸方向と直交する方向における前記磁界検出部との間の距離が変化する状態で配設された請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記軸方向に沿った一方向に相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記磁界検出部との間の距離が単調に増加または減少する状態で配設された請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記長手部材が、互いに平行に一対設けられ、前記磁界検出部が、それら一対の長手部材の各々に対向する位置に、少なくとも１つずつ設けられ、前記長手部材の各々において、前記複数の磁石が、それぞれ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、各磁界検出部との間の前記軸方向と直交する方向の距離が、位相は互いに異なるが、互いに同じ波長で変化する状態で配設された請求項１ないし５のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記複数の磁石の各々が、長手方向に延びた棒状磁石で、かつ、その長手方向と直交する寸法が互いに同じものであり、それら複数の磁石が、それぞれ、前記長手方向が前記軸方向と直交する姿勢で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記長手方向の一端と前記磁界検出部との間の距離が変化する状態で配設された請求項１ないし６のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記複数の磁石の各々が、外周面が円筒面で、両端面が互いに平行でかつ軸方向に対して傾斜し、形状および寸法が互いに同じものであり、それら複数の磁石が、それぞれ、前記軸方向と平行な姿勢で、かつ、相対回転位相が、軸方向において等角度ずつ変化する状態で、直列に配設された請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記磁界検出部が、前記検出部材に、前記軸方向と交差する方向に隔てて複数設けられ、前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記複数の磁界検出部の各々との間の前記軸方向と平行な方向における相対位置関係がそれぞれ変化する状態で配設され、当該位置検出装置が、前記複数の磁界検出部による出力信号の合成信号に基づいて前記長手部材と前記検出部材との前記相対位置を計算する計算部を含む請求項１ないし３、８のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記検出部材が、前記軸方向と平行な方向に隔たった複数の磁界検出部を有する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【請求項１１】
前記検出部材が、コイルを備えた電機子であり、前記長手部材に前記軸方向と直交する方向において隙間を隔てて対向し、その長手部材と前記軸方向に相対移動可能に配設されるとともに、それら電機子と前記長手部材とによってリニアモータが構成され、当該位置検出装置が、前記リニアモータにおける前記長手部材と前記電機子との前記軸方向における相対位置を検出するものである請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア駆動装置によって駆動される可動部材の絶対位置の検出に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、(a)複数の磁石を備えた長手形状の固定子と、(b)コイルを備え、固定子に対して、固定子の長手方向に相対移動可能に設けられた可動子と、(c)可動子の固定子に対する相対位置である絶対位置を検出する絶対位置検出装置とを含むリニアモータが記載されている。
固定子において、複数の磁石の各々は、軸方向の長さ（両端がＮ極、Ｓ極とされた）が互いに異なるものとされ、軸方向において、長さが単調に増加あるいは減少する状態で、直列に並べて配設される。また、可動子には、軸方向に隔てて複数の磁界検出部が設けられる。
可動子が固定子に対して相対移動させられると、複数の磁界検出部の出力信号は、それぞれ、磁界検出部が対向する磁石の磁極に応じて変化するが、その出力信号の波長は磁極間の距離（以下、磁極間ピッチと称する）に応じて変化するのであり、相対移動に伴って波長が単調に増加あるいは減少する。したがって、複数の磁界検出部の出力信号に基づけば、軸方向における可動子の固定子に対する相対位置である絶対位置を検出することができる。
特許文献２には、(a)それぞれ、複数の磁石を備えた長手形状の一対の固定部材と、(b)それら一対の固定部材の間に、固定部材の長手方向に相対移動可能に配設され、固定部材に対向する一対の磁界検出部を備えた可動部材とを備え、それら磁界検出部の出力信号に基づいて、可動部材の固定部材に対する相対位置である絶対位置を検出する絶対位置検出装置が記載されている。一対の固定部材の各々において、複数の磁石は、一対の固定部材の間を可動部材が相対移動させられた場合に、一方の固定部材に対向する磁界検出部の出力信号の周波数と他方の固定部材に対向する磁界検出部の出力信号の周波数とが１異なる状態で配設される。例えば、一方の固定部材に、軸方向の両端部にＮ極、Ｓ極が生じる磁石が全ストロークに対してＮ個配設される場合には、他方の固定部材には、Ｎ±１個配設される。また、一方の固定部材に、可動部材との対向面がＮ極の磁石とＳ極の磁石とが交互に、合計２Ｎ個配設される場合には、他方の固定部材には、合計（２Ｎ±２）個配設されることになる。一方、可動部材には、一対の固定部材の各々に対向して、それぞれ、軸方向に１／４位相ずれた位置に２つずつの磁界検出部が設けられる。可動部材が相対移動させられると、一方の固定部材に対向する２つの磁界検出部のうちの一方がsin(ｍθ）の信号を出力し、他方がcos（ｍθ）の信号を出力し、他方の固定部材に対向する２つの磁界検出部が、sin｛（ｍ±１）θ｝、cos｛（ｍ±１）θ｝の信号を出力する。それらの４つの出力信号が合成されて、そのtanθの信号が得られ、tanθの信号等に基づいて絶対位置が検出される。
【特許文献１】特開昭６１−２９２５０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３１０６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、位置検出装置の改良を図ることである。
請求項１に記載の位置検出装置は、(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上の磁界検出部を有し、前記長手部材と前記軸方向に相対移動可能な検出部材とを備え、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、前記検出部材の前記長手部材に対する前記軸方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、前記相対位置と１対１に対応して変化する状態で配設されたものとされる。
この位置検出装置においては、リニア駆動装置によって固定子と可動子とが相対移動させられる場合に、その固定子と可動子との相対位置が絶対位置で検出される。ここにおいて、絶対位置とは、前回の停止位置からの距離で規定される相対的な位置ではなく、予め定められた基準位置からの距離で規定される絶対的な位置である。
リニア駆動装置の駆動源は、リニアモータであっても、回転モータであってもよい。リニア駆動装置は、回転モータと運動変換機構とを含むものとすることもできる。
本位置検出装置において、長手部材に、複数の磁石が設けられるが、複数の磁石は、軸方向の長さが互いに同じものであり、軸方向に沿って等間隔で、かつ、検出部材と長手部材とを軸方向に相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、相対位置（以下、絶対位置と称する）と１対１に対応して変化する状態で配設される。そのため、１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づけば、検出部材の長手部材に対する絶対位置を検出することができる。複数の磁石の配設の態様については後述する。
なお、磁界検出部が複数ある場合には、それらの出力信号を合成することが可能であるが、磁界検出部が１つの場合は、実際に出力信号を合成することはできない。しかし、本発明においては、１つの出力信号は、同じ複数の出力信号を合成した特殊な合成信号であると考えることとする。合成信号には、(a)磁極の変化に従って正弦波的に変化しつつ、絶対位置の変化に応じて振幅が変化する位相が異なる２つの出力信号を処理して得られる振幅を表す信号、(b)さらに、２つ以上の振幅を表す信号のベクトル和の信号（２つ以上の振幅を表す信号のリサジュ曲線を表す信号）、(c)磁極の変化に従って周期的に変化しつつ、絶対位置の変化に応じてそれぞれ別個に波長が変化する２つの出力信号を処理して得られる位相差を表す信号、(d)さらに、２つ以上の位相差を表す信号のベクトル和の信号等が該当する。
「複数の磁石が、互いに軸方向の長さが同じであり、軸方向に等間隔で配設される」とは、長手部材が１つである場合には、その長手部材において、軸方向の長さが同じ磁石が、等間隔で配設されることをいい、長手部材が２つ（一対）設けられる場合には、両方の長手部材において、すべての磁石各々の軸方向の長さが同じで、隣接する磁石間の間隔がすべて同じ状態で配設されることをいう。
「複数の磁石が、１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、検出部材の長手部材に対する相対位置と１対１に対応して変化する状態で配設される場合」には、(a)磁界検出部が２つ以上である場合に、磁界検出部の各々と磁石の各々との相対位置関係の組み合わせが、絶対位置と１対１に対応する状態で配設される場合、(b)検出部材に設けられる磁界検出部が１つである場合に、その１つの磁界検出部と磁石との相対位置関係が、絶対位置と１対１に対応する状態で配設される場合等が該当する。磁界検出部の各々と磁石の各々との相対位置関係の組み合わせが絶対位置と１対１に対応する場合には、２つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、絶対位置と１対１に対応することになる。なお、検出部材には、２つ以上の磁界検出部が設けられるのが普通である。
「磁界検出部」は、磁界の向きおよび磁界の大きさ（強さ）を検出するものである。
特許文献１に記載の位置検出装置においては、長手部材に設けられた複数の磁石の各々の軸方向の長さが互いに異なる。特許文献２に記載の位置検出装置においては、一方の固定部材における場合と他方の固定部材における場合とで、複数の磁石の軸方向の長さが異なるか、磁石間の間隔が異なるかのいずれかである。それに対して、本願請求項１に記載の位置検出装置においては、長手部材の各々において、軸方向の長さが同じである複数の磁石が等間隔で配設される。このように、軸方向の長さが互いに同じ複数の磁石を等間隔で配設すれば、軸方向の長さが異なる磁石を配設したり、異なる間隔で配設したりする場合に比較して、位置検出装置のコストダウンを図ることができる。
【特許請求可能な発明】
【０００４】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、少なくとも、請求の範囲に記載された発明である「本発明」ないし「本願発明」を含むが、本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むこともある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説
明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載，従来技術等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００５】
(１)(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上の磁界検出部を有し、前記長手部材と前記軸方向に相対移動可能な検出部材とを備え、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、前記検出部材の前記長手部材に対する前記軸方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、前記相対位置と１対１に対応して変化する状態で配設されたことを特徴とする位置検出装置（請求項１）。
位置検出装置は、リニア駆動装置に設けても、リニア駆動装置とは別個に設けてもよい。すなわち、(a)位置検出装置の長手部材、検出部材の一方をリニア駆動装置の固定子、可動子の一方とし、長手部材、検出部材の他方を固定子、可動子の他方としたり、(b)位置検出装置の長手部材、検出部材の一方を、リニア駆動装置の固定子、可動子とし、長手部材、検出部材の他方を、固定子、可動子とは別個に設けた部材としたり、(c)位置検出装置の長手部材、検出部材のいずれも、リニア駆動装置の固定子、可動子とは別個の部材としたりすること等ができる。
(２)前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の各々が、磁極の変化に起因して周期的に変化しつつ、前記１つ以上の磁界検出部の各々と磁石の各々との間の軸方向と平行な方向と、直交する方向との少なくとも一方における相対位置関係の変化に基づいて変化する状態で、前記複数の磁石が配設された(1)項に記載の位置検出装置。
(３)前記出力信号が、(a)前記磁極の変化に起因して周期的に変化する短周期成分と、(b)前記相対位置関係の変化に起因して変化する長周期成分とを含み、当該位置検出装置が、(i)前記出力信号の前記長周期成分に基づいて第１の絶対位置を検出する粗絶対位置検出部と、(ii)その粗絶対位置検出部によって検出された前記第１の絶対位置と、前記出力信号の前記短周期成分とに基づいて第２の絶対位置を検出する細絶対位置検出部とを含む(2)項に記載の位置検出装置。
磁界検出部の出力信号は、磁極（その磁界検出部によって磁界が検出される磁石の磁極をいう。以下、同様とする）の変化に基づく短周期成分（振動成分）と、磁石（その磁界検出部によって磁界が検出される磁石をいう。以下、同様とする）との相対位置関係の変化に基づく長周期成分（位置変化成分）とを含んで変化する。
長周期成分に基づけば、第１の絶対位置（以下、「およその絶対位置」と称する）を検出できる。「およその絶対位置」を、大きな誤差（例えば、最大で磁極間ピッチの１／２弱の誤差）を含む絶対位置として使用することも、「詳細な位置」を検出するための一要素として使用することも可能である。磁界検出部との間の相対位置関係が、１磁極間ピッチ内において同じとされ、磁極間ピッチが「およその絶対位置」の最小単位とされてもよい。この場合には、最大で磁極間ピッチの誤差を含む可能性があることとなる。
「およその絶対位置」と短周期成分とに基づけば、「詳細な絶対位置」を検出することができる。「詳細な絶対位置」とは、「およその絶対位置」と、長周期成分で決まる磁石で規定される磁極間ピッチ内の位置とで決まる絶対位置である。例えば、「およその絶対位置」から、長周期成分に対応する磁石が決まるが、その磁石の絶対位置は既知である。具体的には、その長周期成分で決まる磁石で規定される磁極間ピッチの始点｛例えば、(a)Ｎ極の中心点、(b)Ｎ極、Ｓ極との間の中央点、(c)磁界検出部による出力信号が極大値、あるいは、極小値、あるいは、０となる点｝の絶対位置は既知である（この始点の絶対位置が「およその絶対位置」である場合もある）。そして、短周期成分に基づけば、その磁極間ピッチ内の始点からの距離が決まる。したがって、「およその絶対位置」で決まる磁石の磁極間ピッチの始点の絶対位置と、短周期成分に基づいて検出されるその始点からの距離とに基づけば、「詳細な絶対位置」を検出することができる。
以下、「およその絶対位置」を検出するための複数の磁石の配設の態様について説明する。なお、「相対位置関係が絶対位置と１対１で決まる」、「合成信号が絶対位置と１対１に対応して変化する」とは、絶対位置の所望の最小単位に関して１対１で決まることを意味する。
(４)前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記１つ以上の磁界検出部との間の、前記軸方向と平行な方向と前記軸方向と直交する方向との少なくとも一方における相対位置関係が変化する状態で配設された(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項２）。
磁界検出部が１つである場合には、複数の磁石は、１つの磁界検出部と磁石との間の軸方向と直交する方向と、軸方向と平行な方向との少なくとも一方における相対位置関係が、絶対位置と１対１に対応する状態で配設される。
磁界検出部が２つ以上である場合には、複数の磁石は、２つ以上の磁界検出部の各々と磁石の各々との間の上述の相対位置関係の組合わせが、絶対位置と１対１に対応する状態で配設される。
(５)前記複数の磁石が、前記等間隔で配設された位置において、前記軸方向と直交する方向に隣接する磁石に対して相対的に移動させられた状態で配設された(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
移動には、回転も含まれ、軸方向と直交する方向への相対移動には、軸方向と直交する方向の直線相対移動、軸線回りの相対回転が含まれる。等間隔な状態は維持される。
(６)前記複数の磁石の各々の前記軸方向と直交する方向の位置が、前記長手部材と前記検出部材との前記相対位置で決まる状態で配設された(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
「軸方向と直交する方向の位置」には軸線回りの位相で決まる回転位置も含まれる。
長手部材が１つである場合には、複数の磁石の各々が、絶対位置と１対１で決まる状態で配設される。
長手部材が２つであり、磁界検出部が２つ以上である場合には、複数の磁石の絶対位置で決まる姿勢の組み合わせが、絶対位置と１対１で決まる状態で配設される。
(７)互いに前記軸方向と直交する向きに離間するとともに、前記軸方向と平行な第１直線および第２直線を前記長手部材に対して規定し、その長手部材と前記磁界検出部とを、それら第１直線、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴う磁界検出部の出力信号の振幅と波長との少なくとも一方の変化が、前記第１直線に沿って相対移動させた場合と前記第２軸方向に沿って相対移動させた場合とで互いに異なる状態で、前記複数の磁石が配設された(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項３）。
第１直線、第２直線は、互いに軸方向に平行で、軸方向と直交する方向に互いに離間した直線である。また、平面視、あるいは、側面視において、長手部材と重なった直線であっても、重ならない直線であってもよい。
複数の磁石は、例えば、磁界検出部を第１直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、出力信号が、同じ振幅で変化するが、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、振幅が変化する状態で配設され得る。この場合には、１つ以上の磁界検出部を、少なくとも、第２直線に沿って相対移動させた場合の出力信号の合成信号に基づいて絶対位置が検出される。
複数の磁石は、磁界検出部を第１直線に沿って相対移動させたと仮定した場合にも、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合にも、出力信号の波長が変化するが、その波長の変化の態様が、互いに異なる状態で配設することができる。この場合には、(a)１つ以上の磁界検出部を、第１直線、第２直線のいずれか一方に沿って相対移動させた場合の出力信号の合成信号に基づいて絶対位置が検出される場合、(b)第１直線、第２直線に沿って相対移動させた場合の出力信号の合成信号に基づいて絶対位置が検出される場合、(c)第１直線、第２直線、第３直線、第４直線・・・等に沿って相対移動させた場合のそれぞれの出力信号の合成信号に基づいて絶対位置が検出される場合等がある。
波長とは、同じ状態が再現される点の間の距離をいい、周期とは、同じ状態が再現される間隔をいう。周期は、時間的な間隔をいう場合があるが、それに限らない。周期を、時間的な間隔でない意味に用いる場合には、波長と同じであると考えることができる。また、周期が時間的な間隔をいう場合には、全ストロークにおいて、長手部材と検出部材との相対移動速度が一定である場合には、波長が同じである場合には周期が同じになり、波長が変化すると、それに伴って周期も変化する。したがって、長手部材と検出部材との相対移動速度が一定である場合には、波長が同じ場合には周期が同じであるということができる。
(８)前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記軸方向と直交する方向における前記磁界検出部との間の距離が変化する状態で配設された(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項４）。
磁界検出部と磁石との間の距離が大きい場合は小さい場合より、出力信号の振幅が小さくなる。そのため、１つ以上の磁界検出部の出力信号を処理して得られた振幅（合成信号の一態様である）、２つ以上の磁界検出部の出力信号の振幅の組合わせ（２つ以上の振幅を表す信号の合成信号）のいずれか一方に基づけば、検出部材の絶対位置を検出することができる。
複数の磁石が、１つ以上の磁界検出部の各々と磁石の各々との間の軸方向と直交する方向の距離の組み合わせが、絶対位置と１対１で決まる状態で配設された場合には、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づいて「およその絶対位置」が検出される。
(９)前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを、前記軸方向に沿った一方向に相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記磁界検出部との間の距離が単調に増加または減少する状態で配設された(8)項に記載の位置検出装置（請求項５）。
複数の磁石のすべての一端面から離間した軸方向に平行な第３直線を想定した場合に、その第３直線と磁石の各々の一端面との間の距離が、絶対位置と１対１に対応する状態で、複数の磁石が配設される。
長手部材と検出部材とが相対移動させられた場合に、磁界検出部が第３直線に沿って相対移動させられる場合には、磁界検出部と磁石の各々との間の距離が、単調に増加または減少することになる。
複数の磁石は、磁界検出部との間の距離が、直線的に変化する状態で設けても、曲線的に変化する状態で設けてもよい。いずれにしても、周期的に変化するのではないため、前記距離と絶対位置とが１対１に対応する。
本項に記載の位置検出装置は、片側リニアモータにおいて、固定子と可動子との相対位置を絶対的に検出するのに適している。
(１０)前記長手部材が、互いに平行に一対設けられ、それら長手部材の各々において、それぞれ、前記軸方向と平行で、複数の磁石のすべての一端面から離間した第３直線を想定した場合に、前記長手部材の一方における前記第３直線と前記磁石の各々の前記一端面との間の距離と、前記長手部材の他方における前記第３直線と前記磁石の各々の前記一端面との間の距離との組合わせが、前記相対位置と１対１に対応する状態で、前記複数の磁石が配設された(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
長手部材の各々において、磁石の一端面と磁界検出部との間の距離が、絶対位置の変化に対して周期的に変化する場合には、距離と絶対位置とが１対１に対応しないため、複数の（磁界検出部および長手部材）の組が設けられるのである。したがって、検出部材の一方の長手部材に対向して設けられた磁界検出部の出力信号と、他方の長手部材に対向して設けられた磁界検出部の出力信号との合成信号に基づけば、絶対位置を検出することができる。
例えば、一方の長手部材と他方の長手部材とにおいて、複数の磁石を、距離が互いに異なるパターン（例えば、互いに異なる周期関数）で変化する状態で設けることができる。例えば、一方の長手部材においてはsin関数で変化し、他方の長手部材においてはのこぎり波状に変化する状態が該当する。
なお、周期関数には、三角関数、のこぎり波状に変化する関数、三角波状に変化する関数等が含まれるが、単なる、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で変化する関数は含まない。また、周期関数は、全ストロークを１波長以下とするものであり、全ストロークを１波長以上とする周期関数は含まない。以下、(11)項、(12)項についても同様とする。
本項に記載の位置検出装置は、両側リニアモータにおいて、固定子と可動部との相対位置を絶対的に検出するのに適している。
(１１)前記長手部材が、互いに平行に一対設けられ、前記長手部材の各々において、それぞれ、前記軸方向と平行で、複数の磁石のすべての一端面から離間した第３直線を想定した場合に、それら第３直線の各々と前記磁石の各々の一端面との間の距離が、前記相対位置に対して、位相と波長との少なくとも一方が異なるが、同じ周期関数で変化する状態で、前記複数の磁石が配設された(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
(１２)前記長手部材が、互いに平行に一対設けられ、前記磁界検出部が、それら一対の長手部材の各々に対向する位置に、少なくとも１つずつ設けられ、前記長手部材の各々において、前記複数の磁石が、それぞれ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、各磁界検出部との間の前記軸方向と直交する方向の距離が、位相は互いに異なるが、同じ波長で変化する状態で配設された(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項６）。
長手部材の各々に対して、複数の磁石のすべての一端面から離間した軸方向と平行な第３直線を想定し、それら第３直線の各々と磁石の各々の一端面との間の距離が、位相は異なるが、同じ波長で変化する状態で、複数の磁石が配設される。
例えば、一方の長手部材において、複数の磁石を、sin関数で変化する状態で配設し、他方の長手部材において、cos関数で変化する状態で配設することができる。
(１３)前記複数の磁石の各々が、長手方向に延びた棒状磁石で、かつ、その長手方向と直交する寸法が互いに同じものであり、それら複数の磁石が、それぞれ、前記長手方向が前記軸方向と直交する姿勢で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記長手方向の一端と前記磁界検出部との間の距離が変化する状態で配設された(1)項ないし(8)項、(10)項ないし(12)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項７）。
磁石は、両端部が、それぞれ、Ｎ極、Ｓ極とされたものであっても、両側面が、それぞれ、Ｎ極、Ｓ極とされたものであってもよい。長手部材がリニアモータの可動子と固定子のいずれか一方である場合には、両側面が、それぞれ、Ｎ極、Ｓ極とされた磁石が用いられる。
(１４)前記長手部材に対して、互いに前記軸方向と直交する方向に離間するとともに、前記軸方向と平行な第１直線および第２直線を想定し、前記磁界検出部を、前記第１直線、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、その磁界検出部の出力信号の波長が、前記第１直線に沿って相対移動させた場合と前記第２直線に沿って相対移動させた場合とで、異なる態様で変化する状態で、前記複数の磁石が配設された(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
(１５)前記複数の磁石が、前記磁界検出部を前記第１直線に沿って移動させた場合の出力信号に対する前記第２直線に沿って移動させた場合の出力信号の位相差が、前記長手部材と前記検出部材との相対位置の変化に伴って変化する状態で、配設された(14)項に記載の位置検出装置。
磁界検出部が第１直線に沿って相対移動させられた場合と、第２直線に沿って相対移動させられた場合とで、出力信号の波長が異なる態様で変化する。そのため、第１直線に沿って相対移動させた場合の出力信号（第１信号）の波長と、第２直線に沿って相対移動させた場合の出力信号（第２信号）の波長との組み合わせが絶対位置と１対１に対応する場合には、第１信号と第２信号との合成信号に基づいて絶対位置を検出することができる。
また、第１信号と第２信号とで波長が異なり、これらの位相差（合成信号の一態様である）が、絶対位置と１対１に対応する状態で、複数の磁石が配設された場合には、位相差に基づいて絶対位置を検出することが可能である。
それに対して、位相差が、周期的に変化する場合には、第３直線、第４直線等に沿って相対移動させられる磁界検出部を設けて、第３信号と第４信号の位相差と、第１信号と第２信号との位相差との組合わせと、絶対位置とが１対１に対応するように、複数の磁石を配設し、かつ、磁界検出部を設けることが望ましい。この場合には、第１信号と第２信号との位相差と、第３信号と第４信号との位相差との合成信号に基づいて絶対位置を検出することができる。
本項は円筒型リニアモータにおいて可動子と固定子との相対位置を絶対的に検出するのに適している。
(１６)前記複数の磁石の各々が、外周面が円筒面で、両端面が互いに平行でかつ軸方向に対して傾斜し、形状および寸法が互いに同じものであり、それら複数の磁石が、それぞれ、前記軸方向と平行な姿勢で、かつ、相対回転位相が、軸方向において等角度ずつ変化する状態で、直列に配設された(14)項または(15)に記載の位置検出装置（請求項８）。
複数の磁石の各々は、外周面が円筒面で、両端面が互いに平行でかつ軸方向に対して傾斜したものである。複数の磁石の各々は、中実であっても、中空であってもよいが、互いに、形状および寸法が互いに同じものである。
磁石を等間隔で同じ姿勢で配設し、その位置において、隣接する磁石に対して、等角度ずつ相対回転させる。例えば、第１，第２，第３の３つの磁石を、同じ姿勢で、等間隔で配設し、第１の磁石をそのままとし、第２の磁石をθ回転させ、第３の磁石を２θ同じ方向に回転させる。第１，第２，第３の３つの磁石は、互いに、隣接する磁石に対して、θ相対回転させられた姿勢となる。
その結果、軸方向に平行な第１直線、第２直線を想定した場合、第１直線に沿った隣接する磁石の縁同士の間の距離が絶対位置の変化に伴って変化する場合の変化の態様と、第２直線に沿った隣接する磁石の縁同士の間の距離が絶対位置の変化に伴って変化する場合の変化の態様とが、互いに異なることになる。例えば、第１直線に沿った第１の磁石の縁と第２の磁石の縁との間の距離がΔ1a，第２の磁石の縁と第３の磁石の縁との間の距離がΔ1bであり、第２直線に沿った第１の磁石の縁と第２の磁石の縁との間の距離がΔ2a、第２の磁石の縁と第３の磁石の縁との間の距離がΔ2bである場合に、（Δ1a，Δ1b）と、（Δ2a，Δ2b）とは異なるのである。例えば、それぞれの距離Δ1a，Δ1b，Δ2a，Δ2bが互いに異なる値であったり、距離の変化（Δ1a−Δ1b）、（Δ2a−Δ2b）が異なったりするのである。一方、第１直線に沿った場合にも第２直線に沿った場合にも磁石の寸法（第１の磁石、第２の磁石、第３の磁石の各々の軸方向の長さ）は互いに同じである。したがって、磁界検出部を第１直線に沿って相対移動させた場合と、第２直線に沿って相対移動させた場合とで、出力信号の波長の変化の態様が異なることになる。
また、磁石の両端面が軸方向に対して傾斜し、かつ、平行であるため、第１直線と第２直線とが、周方向に１８０°隔たった位置に想定される場合には、第１直線に沿って磁界検出部を相対移動させた場合に、出力信号の波長が大きくなると、第２直線に沿って相対移動させた場合に出力信号の波長が小さくなる関係にある。すなわち、第１直線に沿って相対移動させた場合の出力信号と第２直線に沿って相対移動させた場合の出力信号とで、一方の波長が他方より大きくなったり、小さくなったりするのである。
このことから、周方向に１８０°隔たった位置に設けられた２つの磁界検出部の出力信号の波長の差に起因する位相差が、全ストロークにおいて、絶対位置に１対１に対応する場合には、２つの出力信号の位相差に基づいて絶対位置を検出することができる。
それに対して、位相差が、全ストロークにおいて周期的に変化する場合には、互いに１８０°隔たった２つの直線の組を複数設け、複数の位相差の組が、絶対位置と１対１に対応するように、磁界検出部を設ければ、複数の位相差の組（複数の位相差を表す信号の合成信号）に基づいて絶対位置を検出することが可能となる。
(１７)前記磁界検出部が、前記検出部材に、前記軸方向と交差する方向に隔てて複数設けられ、前記複数の磁石が、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記複数の磁界検出部の各々との間の前記軸方向と平行な方向における相対位置関係がそれぞれ変化する状態で配設され、当該位置検出装置が、前記複数の磁界検出部による出力信号の合成信号に基づいて前記長手部材と前記検出部材との前記相対位置を計算する計算部を含む(1)項ないし(8)項、(14)項ないし(16)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項９）。
例えば、第１直線に沿って相対移動させられる磁界検出部の出力信号、第２直線に沿って相対移動させられる磁界検出部の出力信号等の複数の出力信号の合成信号に基づいて絶対位置が検出される。
【０００６】
次項において、「詳細な絶対位置」の検出のための磁石の配設について説明する。
(１８)前記検出部材が、前記軸方向と平行な方向に隔たった複数の磁界検出部を有する(1)ないし(17)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項１０）。
軸方向と平行な方向に隔たった複数の磁界検出部を設ければ、その磁界検出部の出力信号は、同じ波長で異なる位相で変化するとみなし得る。その位相のずれの向きに基づけば、検出部材の移動の向きを取得することができる。
また、ほぼ同じ振幅、波長で、異なる位相で変化する２つの出力信号に基づけば、磁極間ピッチ内における絶対位置を検出することが可能となる。
特に、２つの出力信号の位相差が１／４位相ずれている場合には、リサジュ曲線が円となり、磁極間ピッチ内における絶対位置を取得するための演算が容易となり、「詳細な絶対位置」を容易に取得し得る。
【０００７】
(１９)当該位置検出装置が、前記１つ以上の磁界検出部の合成信号を取得し、その合成信号に基づいて前記検出部材の相対位置を検出する情報処理部を含む(1)項ないし(18)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
(２０)前記情報処理部が、前記軸方向と平行な方向に隔たって設けられた２つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づいて、前記相対位置を検出する平行方向情報処理部を含む(19)項に記載の位置検出装置。
１つの長手部材において、前述の第３直線と磁石との間の距離が、絶対位置と１対１に対応する状態で、複数の磁石が設けられる場合には、軸方向と平行な方向に隔たった２つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、「およその絶対位置」、「詳細な絶対位置」の両方を取得することができる。
例えば、軸方向に１／４位相隔たって磁界検出部が２つ設けられ、それぞれの、出力信号が、磁極の変化に基づいて正弦波的に変化しつつ、距離の変化に基づいて振幅が変化する場合において、２つの磁界検出部の出力信号の値（大きさ）が、ａ，ｂである場合に、その出力信号の振幅Ｗは、
Ｗ＝√（ａ2＋ｂ2）
となる。「およその絶対位置」は、この振幅Ｗに基づいて取得される。
次に、振幅Ｗに基づいて、磁石を特定し、その磁石で決まる磁極間ピッチ内の位置を求める。振幅Ｗの円を想定し、座標（ａ，ｂ）と磁極間ピッチの基準点との成す中心角θを求める。中心角θは、磁極間ピッチＭを２πとした場合の基準点からの距離ＭXに対応する。そのため、式
ＭX＝Ｍ・θ／（２π）
に従えば、磁極間ピッチＭ内の基準点からの距離ＭXを取得することができるのである。
(２１)前記情報処理部が、(a)前記軸方向と直交する方向に隔てて設けられた２つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づいて、第１の相対位置を検出する主情報処理部と、(b)前記軸方向と平行な方向に隔てて設けられた２つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づいて、前記第１の相対位置で決まる磁石の磁極間ピッチ内の位置を検出する副情報処理部とを含む(19)項に記載の位置検出装置。
主情報処理部によって、出力信号の長周期成分の合成信号が取得され、その合成信号に基づいて「およその絶対位置」が検出され、副情報処理部によって取得された磁極間ピッチ内の位置が検出される。「およその絶対位置」と「磁極間ピッチ内における位置」とに基づけば、「詳細な絶対位置」を検出することができる。
(２２)当該位置検出装置が、前記長手部材と前記検出部材とを相対移動させなくても、前記相対位置を検出可能なものである(1)項ないし(21)項のいずれか１つに記載の位置検出装置。
本項に記載の位置検出装置においては、長手部材と検出部材との相対位置がいずれであっても、その位置における磁界検出部の出力信号に基づけば、その絶対位置を検出することができる。
例えば、全ストロークを１周期とするsin 信号の大きさと変化の状態（増加、減少、変化なし）とに基づけば、絶対位置を検出することができる。しかし、sin信号の大きさのみに基づいて絶対位置を検出することはできない。換言すれば、その位置からわずかに相対移動させれば、絶対位置を検出することができるが、その位置における出力信号のみに基づいて絶対位置を検出することはできない。
それに対して、全ストロークを１周期とするsin信号の大きさと、全ストロークを１周期とするcos信号の大きさとを合わせた信号に基づけば、絶対位置を検出することができる。例えば、sin信号のベクトルとcos信号のベクトルとの和（合成信号に対応）は、全ストロークを２πとする円周上を移動するため、和のベクトルの信号に基づけば、基準点からの角度を取得することができ、全ストロークに対する位置である絶対位置を検出することができる。この場合には、相対移動させなくても、絶対位置を検出することができることになる。本項に記載の位置検出装置において、「合成信号」には、後者のsin信号とcos信号との合成信号が含まれ、前者のsin信号は含まれない。
また、長手部材と検出部材とが相対移動させられた場合の、それまでの出力信号、出力信号を処理して得られる情報等を記憶しておかなくても、その位置における磁界検出部の出力信号に基づけば、絶対位置を検出することができる。
例えば、インクリメンタル式の位置検出装置において、前回検出された絶対位置を記憶しておけば、その位置から相対移動させられた場合の今回の絶対位置を検出することができる。しかし、前回の絶対位置を記憶しない場合には、前回の絶対位置からの隔たりを検出できるのみで、絶対位置を検出することができない。本項に記載の位置検出装置は、インクリメンタル式のものではなく、前回の絶対位置を記憶しておかなくても、今回の絶対位置を検出できるものである。
【０００８】
(２３)(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上の磁界検出部を有し、前記長手部材と前記軸方向に相対移動可能な検出部材とを備え、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、前記検出部材の前記長手部材に対する前記軸方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、前記長手部材と前記検出部材とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って、前記１つ以上の磁界検出部との間の、前記軸方向と平行な方向と前記軸方向と直交する方向との少なくとも一方における相対位置関係が変化する状態で配設された位置検出装置。
本項に記載の位置検出装置には、(1)項ないし(22)項のいずれか１つに記載の技術的特徴を採用することができる。
(２４)(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上の磁界検出部を有し、前記長手部材と前記軸方向に相対移動可能な検出部材とを備え、前記１つ以上の磁界検出部の出力信号に基づいて、前記検出部材の前記長手部材に対する前記軸方向の相対位置を検出する位置検出装置であって、
前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、互いに前記軸方向と直交する方向に離間するとともに、前記軸方向と平行な第１直線および第２直線を前記長手部材に対して規定し、その長手部材と前記磁界検出部とを、それら第１直線、第２直線に沿って相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴う磁界検出部の出力信号の振幅と波長との少なくとも一方の変化が、前記第１直線に沿って相対移動させた場合と前記第２軸方向に沿って相対移動させた場合とで互いに異なる状態で配設された位置検出装置。
本項に記載の位置検出装置には、(1)項ないし(22)項のいずれか１つに記載の技術的特徴を採用することができる。
(２５)前記検出部材が、コイルを備えた電機子であり、前記長手部材に前記軸方向と直交する方向において隙間を隔てて対向し、その長手部材と前記軸方向に相対移動可能に配設されるとともに、それら電機子と前記長手部材とによってリニアモータが構成され、当該位置検出装置が、そのリニアモータにおける前記長手部材と前記電機子との前記軸方向における相対位置を検出するものである(1)項ないし(24)項のいずれか１つに記載の位置検出装置（請求項１１）。
リニアモータにおいては、長手部材に複数の磁石が設けられる。そのため、その磁石を利用して、電機子の長手部材に対する相対位置を検出することができる。すなわち、別個に位置検出装置を設ける必要はないのであり、電機子に磁界検出部を設ければ、絶対位置を検出することができるのである。その結果、リニアモータの小形化を図ることができ、コストアップを抑制することができる。
また、複数の磁石の各々の軸方向の長さが互いに同じであるため、リニアモータにおいて、推力を安定して発生させることができ、また、コイルの電流制御を従来のリニアモータと同様とすることができる。
(２６)(i)複数の磁石を有し、軸方向に延びる長手部材と、(ii)１つ以上のコイルと、１つ以上の磁界検出部とを有し、前記長手部材に前記軸方向と直交する方向に隙間を隔てて配設された電機子と、(iii)前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号に基づいて前記長手部材と前記電機子との前記軸方向における相対位置を検出する位置検出装置とを含むリニアモータであって、
前記複数の磁石の各々が、前記軸方向の長さが互いに同じものであり、前記軸方向に沿って等間隔で、かつ、前記長手部材と前記電機子とを前記相対移動させたと仮定した場合に、その相対移動に伴って前記１つ以上の磁界検出部の出力信号の合成信号が、前記相対位置と１対１に対応して変化する状態で配設されたことを特徴とするリニアモータ。
本項には、(1)項ないし(25)項のいずれか１つに記載の技術的特徴を採用することができる。
リニアモータは、物品を連続的に搬送する搬送機の駆動源として使用したり、電子回路部品装着機において、基板の搬送、トレーの引き出し、マガジンの昇降の駆動源として使用したり、装着ヘッドの移動、昇降の駆動源として使用したりすることができる。
【実施例】
【０００９】
本発明の一実施例である位置検出装置について図面に基づいて詳細に説明する。本実施例における位置検出装置は、図１，２に示すように、両側式（対極型）のリニアモータにおける可動子と固定子との相対位置である絶対位置を検出するものである。また、本リニアモータは、固定子が磁石を有し、可動子がコイルを有するムービングコイル型のものである。絶対位置とは、予め定められた基準位置からの距離で決まる位置である。
ベース１０は、軸方向Ｐに延びたものであり、軸方向Ｐに平行に一対の固定子１２，１４が固定されている。固定子１２，１４は、それぞれ、磁石保持部材（ハウジング）１６，１７と、それら磁石保持部材１６，１７の内側に、それぞれ、保持された複数の磁石１８，１９とを含む。また、ベース１０には、互いに平行に軸方向Ｐに延びる一対のガイドレール２０，２１が設けられる。本実施例においては、長手方向が軸方向Ｐに対応し、固定子１２，１４が長手部材に該当する。
一対の固定子１２，１４の間に、隙間δを隔てて、可動子２４が配設される。可動子２４は、ガイドレール２０，２１に係合可能な係合部２６，２７を有し、係合部２６，２７がガイドレール２０，２１に係合させられることにより、固定子１２，１４に対して軸方向Ｐに相対移動可能に保持される。可動子２４は、図３に示すように、複数のコイル３０を備えたものであり、コイル３０に電流が供給されると、コイル３０と複数の磁石１８、１９との間に生じる推進力により、軸方向Ｐに移動させられる。本実施例においては、一対の固定子１２，１４と可動子２４とにより両側式のリニアモータ３２が構成される。
【００１０】
可動子２４の両側には、固定子１２，１４に対向して、それぞれ、２つずつのセンサＡ，ＢおよびＣ，Ｄが設けられる。センサＡ，ＢおよびＣ，Ｄは、ホール素子等で構成された磁界検出部であり、磁束密度を検出するものである。そのため、磁界の向きと大きさとの両方を、静止状態においても検出し得る。
センサＡ，ＢおよびセンサＣ，Ｄは、図３に示すように、可動子２４の、固定子１２，１４の磁石１８，１９の上端面４０，４１の内側に対向する位置に、間隔を隔てて取り付けられる。可動子２４が軸方向Ｐに全ストロークＬに渡って相対移動させられても、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが、すべての磁石１８，１９の上端面４０，４１より上方に位置する状態に取り付けられるのである。
本実施例において、センサＡ，ＣおよびセンサＢ，Ｄが、軸方向Ｐの同じ位置に、センサＡ，ＢおよびセンサＣ，Ｄが、軸方向Ｐと平行な方向に隔たった位置（出力信号が１／４位相ずれる位置）に設けられる。例えば、センサＡ，Ｃが磁石のＮ極に対向する場合に、センサＢ，Ｄが磁石の間（Ｎ極とＳ極との間）に位置する状態で取り付けられる。
【００１１】
固定子１２，１４の各々において、複数の磁石１８、１９が、それぞれ、図４(a)，(b)に示すように、軸方向Ｐに沿って、等間隔で配設される。また、磁石１８ａ，ｂ・・・、磁石１９ａ，ｂ，・・・の各々は、それぞれ、棒状を成したものであり、図５(a)、(b)に示すように、長手方向の寸法Ｚおよび幅方向の寸法Ｘが、互いに同じものである。また、磁石１８ａ，ｂ・・・および磁石１９ａ，ｂ，・・・は、両側面４２，４３が、それぞれＮ極、Ｓ極とされ、内側の面において（可動部２４と対向する側において）、Ｎ極、Ｓ極が交互に現れるように、等間隔（Ｙ）で配設される。
固定子１２において、磁石１８ａ，ｂ，・・・が、図４(a)、図５(a)に示すように、上端面４０とセンサＡ，Ｂとの間の距離ΔＨが、基準位置０点から正弦波状（−sin ）に段階的に変化する状態で設けられ、固定子１４において、磁石１９ａ，ｂ，・・・が、図４(b)、図５(b)に示すように、上端面４１とセンサＣ、Ｄとの間の距離ΔＨが正弦波状(cos）に段階的に変化する状態で（磁石１８の変化に対して１／４位相ずれて変化する状態で）設けられる。
また、２つずつの（磁石１８ａ，ｂ）、（磁石１８ｃ，ｄ）、・・・、（磁石１９ａ，ｂ）、（磁石１９ｃ，ｄ）、・・・が対にされ、それぞれ、距離ΔＨが同じになる姿勢で取り付けられる。
【００１２】
後述するように、互いに隣接する２つの磁石１８ａ，ｂ(磁石１９ａ，ｂについても同様）によって磁極間ピッチＭが規定され、「およその絶対位置」の最小単位が規定される。
磁極間ピッチＭは、Ｎ極の磁石１８ａ（１９ａ）の軸方向Ｐにおける中心とそれに隣接するＮ極の磁石１８ｃ（１９ｃ）の軸方向Ｐにおける中心との間の距離Ｍである。この距離は、磁石１８ａの軸方向Ｐの側面４４と磁石１８ｃの同じ側の側面４４との間の距離と同じになり、式
Ｍ＝２Ｘ＋２Ｙ
で表される長さとなる。この長さは、磁石１８，１９の幅方向の寸法Ｘと、間隔Ｙとで決まる長さであり、一対の磁石１８ａ，ｂ(磁石１９ａ，ｂ）の大きさ、配置で決まる。
また、センサが一対の２つの磁石１８ａ，ｂ(磁石１９ａ，ｂ）に対向する間は、振幅Ｗは同じになる。一方、Ｎ極間のピッチＭは、Ｎ極間の距離であるため、磁石１８ａ（１９ａ）に対向する場合と磁石１８ｃ（１８ｃ）に対向する場合とでは、振幅Ｗが異なることになる。しかし、振幅の差はわずかであり、Ｎ極間のピッチ全体において、磁石１８cの磁界の影響を受ける位相は僅かであるため、Ｎ極間のピッチにおいて、振幅Ｗが一定であるとみなしても差し支えないのである。また、Ｎ極間のピッチが「およその絶対位置」を検出する場合の最小単位となるのである。
磁石１８，１９の寸法Ｘ，間隔Ｙは、リニアモータ３２として効果的に推力を出力可能であり、かつ、絶対位置の検出精度を満たし得る大きさに決定される。絶対位置検出のためであれば、寸法Ｘ、間隔Ｙは小さい方が望ましい。
なお、図５(a)、(b)において、可動子２４の固定子１２，１４に対する相対移動により、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは１点鎖線上を通り、コイル３０は、破線の間において磁石１８，１９に対向して相対移動させられる。しかし、実際には、磁石１８，１９の長さＺは、幅方向の寸法Ｘ、間隔Ｙに対して長いため、コイル３０が対向し得る領域（破線の間の領域）は、図５(a)、(b)に示す領域より広い。
【００１３】
リニアモータ３２は、図３に示すように、コンピュータを主体とするモータ制御装置５０によって制御される。モータ制御装置５０は、実行部５２，記憶部５４，入出力部５６等を含み、入出力部５６には、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、コイル３０等が接続される。モータ制御装置５０は、コイル３０への供給電流を制御するとともに、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力信号に基づいて絶対位置を取得する。
【００１４】
可動子２４の相対移動に伴って、センサＡ〜Ｄの出力信号は、図５(c)、(d)に示すように、周期的に変化する。
センサＡ〜ＤがＮ極に対向する場合に、出力信号は極大となり、Ｓ極に対向する場合に極小となり、センサＡ〜ＤがＮ極とＳ極との間に位置する場合に０となる。出力信号の波長は磁石１８，１９のＮ極間のピッチＭである。出力信号の、センサが対向する磁石の磁極の変化に起因する変化の成分を短周期成分と称する。
また、センサＢ，Ｄの出力信号は、センサＡ，Ｃの出力信号に対して１／４位相ずれて変化する。
矢印Ｑ方向へ相対移動させられる場合には、センサＢの出力信号がセンサＡの出力信号に対して１／４位相進み、矢印Ｒ方向へ相対移動させられる場合には、センサＢの出力信号が遅れる。そのことを利用すれば、可動子２４の進行方向がわかる。
【００１５】
センサＡ〜Ｄの出力信号の振幅Ｗは、センサＡ〜Ｄと磁石１８，１９の上端面４０，４１との間の距離ΔＨが大きい場合は小さい場合より小さくなる。
可動子２４が矢印Ｑの方向へ相対移動させられると、センサＡ，Ｂと磁石１８の上端面４０との間の距離ΔＨが増加した後減少し、増加する。そのため、センサＡ，Ｂの出力信号は、図５(c)に示すように、振幅Ｗが減少した後に増加し、再び減少する。また、磁極間のピッチＭ内においては、距離ΔＨが同じであるため、出力信号が１周期変化する間の振幅Ｗは同じとなる。本実施例において、出力信号の波長Ｍで短い周期で変化する成分を短周期成分と称し、距離ΔＨの変化に起因して全ストロークＬを１波長として変化する成分（振幅）を長周期成分と称する。なお、シミュレーションにより得られたセンサＡ，Ｂの出力信号を、図６(a)に示す。実線がセンサＡの出力信号を表し、破線がセンサＢの出力信号を表す。シミュレーションは、有限要素法（ＦＥＭ）により磁石１８，１９等を分割して行ったものである。有限要素法において用いられる分割要素（セル、メッシュと称すること等もある）は、比較的に大きなものであるため、演算誤差が大きいと考えられる。
センサＣ，Ｄの出力信号についても同様であり、図５(d)に示すように変化する。センサＣ，Ｄと磁石１９の上端面４１との間の距離ΔＨが、増加した後減少するのに伴って、振幅Ｗが、減少した後増加する。シミュレーションにより得られたセンサＣ、Ｄの出力信号を、図６(b)に示す。実線がセンサＣの出力信号を表し、破線がセンサＤの出力信号を表す。
【００１６】
また、センサＡ，Ｂの出力信号を合成して得られるリサジュ曲線を図７(a)に示す。リサジュ曲線とは、互いに垂直な方向の単振動を合成して得られる二次元運動の軌道を示す曲線である。センサＡ，Ｂの出力信号の短周期成分について、前述のように、周期、振幅Ｗが同じであるとみなし得、かつ、位相差がπ／２（１／４波長）であるため、理論的には円となる。センサＡ，Ｂの出力信号の短周期成分については、周期、振幅は同じとなる。
また、リサジュ曲線の円の半径は、振幅Ｗに応じた大きさとなる。振幅Ｗは、可動子２４の移動に伴って、すなわち、絶対位置の変化に伴って変化するのであり、円の半径は、絶対位置の変化に伴って段階的に変化する。
同様に、センサＣ，Ｄの出力信号を合成して得られるリサジュ曲線を図７(b)に示す。この場合においても、絶対位置の変化に伴う振幅の変化に伴って、半径が変化する。
【００１７】
全ストロークＬにおいて、センサＡ，Ｂの出力信号から求められる振幅は、図５(e)に示すように、正弦波的（−sin）に変化する。センサＣ、Ｄの出力信号から求められる振幅は、図５(f)に示すように、(e)に示すグラフに対して１／４位相ずれて（π／２ずれて）変化する（余弦波)。また、図５(e)、(f)に示すように、振幅Ｗは、全ストロークＬを波長として変化する（全ストロークＬを１周期として変化する）。
このことから、全ストロークＬを２πとして表すことも可能であり、その場合には、それぞれの絶対位置を角度θとして表すことができる。
なお、シミュレーションにより得られた振幅と絶対位置との関係を、図８(a)に示す。図８(a)の実線がセンサＡ，Ｂの出力信号から得られる振幅と絶対位置（角度）との関係を表し、破線がセンサＣ，Ｄの出力信号から得られる振幅と絶対位置（角度）との関係を表す。
全ストロークＬは、可動子２４の相対移動可能な領域であり、図示しないストッパで決まる。絶対位置は、ストッパで規定される基準位置｛例えば、図８(a)、(b)の０点｝からの距離である。
【００１８】
したがって、これら２つの振幅に基づけば絶対位置がわかる。すなわち、２つの振幅の組み合わせは、可動部２４の固定子１２，１４に対する絶対位置に対して１対１に対応するため、２つの振幅が決まれば、可動子２４の固定子１２，１４に対する絶対位置が必ず１つ決まるのである。
具体的には、センサＡ、Ｂの出力信号で決まる振幅がＷABであり、センサＣ、Ｄの出力信号で決まる振幅がＷCDである場合に、図９(a)の点ＳLが決まる。そして、その場合の角度θは、式
tanθ＝−（ＷAB0−ＷAB）／（ＷCD0−ＷCD）
θ＝arctan｛−（ＷAB0−ＷAB）／（ＷCD0−ＷCD）｝
と、（ＷAB0−ＷAB）、（ＷCD0−ＷCD）の値の符号（正の値であるか、負の値であるか）とから、取得することができる。
センサＡ，Ｂの出力信号の振幅ＷABは、センサＡ，Ｂの出力信号の値ＩA、ＩBから、式
ＷAB＝√（ＩA2＋ＩB2）
に従って、取得することができ、センサＣ，Ｄの出力信号の振幅ＷCDは、センサＣ，Ｄの出力信号の値ＩC、ＩDから、式
ＷCD＝√（ＩC2＋ＩD2）
に従って、取得することができる。
また、値ＷAB0、ＷCD0は、振幅Ｗの最大値と最小値との中間値であり、リサジュ曲線の取得後に求められる。また、センサと磁石との間の距離ΔＨの最小値と最大値との中間値で決まるため、予め求めて記憶させておくことも可能である。
本実施例においては、振幅ＷABを表す信号は、センサＡ，Ｂの出力信号ＩA，ＩBを処理することにより取得され、振幅ＷCDを表す信号は、センサＣ，Ｄの出力信号ＩC，ＩDを処理することにより表され、これら振幅ＷAB、ＷCDを処理することにより、角度θを表す信号が取得される。角度θを表す信号が、本実施例における合成信号の一態様である。
【００１９】
このように、角度θが求められれば、式
ＬX＝θ・Ｌ／（２π）
に従って、絶対位置ＬXを求めることができる。
本実施例においては、記憶部５４に、本リニアモータ３２におけるセンサＡ，Ｂの出力信号から得られた振幅ＷABと、センサＣ，Ｄの出力信号から得られた振幅ＷCDと、絶対位置との関係が予め記憶されている。そのため、モータ制御部５０において、センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの信号が処理されて得られた振幅ＷAB、ＷCDと、予め記憶された関係とに基づいて、図８(b)に示すように、絶対位置ＬXが検出される。このように検出された絶対位置をおよその絶対位置と称する。これらの関係は、リニアモータ３２の特性の影響を受けるため、リニアモータ個々について実際に取得しておくことが望ましい。また、シミュレーションにおいて、図８(b)に示す目盛りの１／４の間に、一対の磁石（１８ａ，ｂ)、あるいは、一対の磁石（１９ａ，ｂ）が位置することとした。
なお、記憶された関係は、定期的に取得されて、修正されるようにすることができる。コイル３０の経時変化等に起因して、これらの関係が変わることがあるからである。
【００２０】
一方、およその絶対位置は、振幅Ｗに基づいて、換言すれば、長周期成分に基づいて検出されるが、振幅Ｗは、前述のように、一対の（磁石１８ａ，ｂ）、（磁石１９ａ，ｂ）を通る間は一定である。そのため、およその絶対位置は、磁極間ピッチＭの誤差を含む。そこで、より高い精度の絶対位置が要求される場合には、磁極間ピッチＭ内における絶対位置を取得して、詳細な絶対位置が検出される。
例えば、およその絶対距離ＬXに基づけば、現時点においてセンサＡ，Ｂが対向する磁石（例えば、磁石１８ｘ、ｙであるとする。磁石１９ｘ、ｙとしても同じである）がわかる。一方、センサＡ，Ｂの出力信号に基づけば、磁極間ピッチＭ内における位置、すなわち、磁石１８ｘの中心からの距離（あるいは磁石１８ｚの中心からの距離）ＭXがわかる。
センサＡの出力信号の値がＩAであり、センサＢの出力信号の値がＩBである場合には、図９(b)に示すように、点ＳMが決まり、tanφ、角度φが求められる。
tanφ＝−（ＩB／ＩA）
φ＝arctan｛−（ＩB／ＩA）｝
上述の場合と同様に、tanφの値と、出力信号の値ＩA、ＩBの符号とから、角度φが決まるのである。
そして、円の１周が磁極間ピッチＭに対応するため、式
ＭX＝φ・Ｍ／（２π）
に従って、磁石１８ｘの中心からの絶対位置ＭXを取得することができる。
一方、磁石１８ｘの中心の絶対位置は、ＬX近傍の値であるが、固定子１２の構造から既知である（ＬX0）。そのため、その時点の可動子２４の絶対位置ＬXは、磁石１８ｘの中心までの距離ＬX0と、磁極間ピッチＭ間の距離ＭXとの和として取得することができる。
ＬX＝ＬX0＋ＭX
このように得られた絶対位置を詳細な絶対位置と称する。この場合には、角度φが、センサＡ，Ｂの出力信号の合成信号に対応する。
【００２１】
以上のように、本実施例においては、リニアモータ３２の固定子１２，１４において、磁石１８，１９が、上端面４０，４１とセンサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとの間の距離が、絶対位置の変化に応じて変化する状態で設けられるため、可動子２４にセンサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを設けるだけで、絶対位置を検出することができる。すなわち、リニアモータ３２の構造（駆動原理）を利用して、絶対位置を取得することができるのである。その結果、別途に絶対位置検出装置を設ける必要がなくなり、リニアモータ、および、リニアモータで駆動される工作機械のコストダウンを図ることができる。
また、磁石１８ａ，ｂ，ｃ，・・・，磁石１９ａ，ｂ，ｃ，・・・の幅方向の寸法Ｘが同じで、等間隔Ｙで設けられるため、寸法Ｘ，間隔Ｙが変化する状態で設ける場合に比較して、絶対位置の変化に起因する推進力の変化を抑制することができる。さらに、コイル３０に供給される電流を、従来と同様に制御することもできる。
さらに、磁石１８ａ，ｂ，ｃ，・・・，磁石１９ａ，ｂ，ｃ，・・・のすべてを、同じ大きさ、形状を成したものとすれば、磁石１８，１９の製造コストを低減することが可能となり、より一層、コストダウンを図ることができる。
また、全ストローク内の任意の位置において、センサＡ〜Ｄの出力信号を検出すれば、その絶対位置を検出することができる。可動子２４の前回の位置を記憶したり、短周期成分の振動数をカウントしてそのカウント値を記憶したりする必要がないのである。換言すえば、可動子２４を移動させなくても、その絶対位置を検出することができるのである。
【００２２】
以上のように、本実施例においては、リニアモータ３２の固定子１２，１４に設けられた磁石１８，１９と、可動子２４に設けられたセンサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、モータ制御部５０の絶対位置を検出する部分とにより位置検出装置が構成される。また、モータ制御装置５０の絶対位置を検出する部分は、計算部でもある。
さらに、図５(a)、(b)の破線が第１直線に対応し、一点鎖線が第２直線に対応する。第２直線は第３直線でもある。
【００２３】
なお、上記実施例においては、リニアモータ３２はムービングコイル型のものであったが、ムービングマグネット型のものとすることもできる。ムービングマグネット型のリニアモータにおいては、固定子にセンサが設けられ、可動子が長手部材とされる。
また、位置検出装置は、リニアモータ３２とは関係なく、回転モータとボールねじ機構等の運動変換機構とを有するリニア駆動装置において、可動部の相対位置を検出するために使用することもできる。
さらに、磁極間のピッチＭ内における位置を求める場合に、センサＡ、センサＢのいずれか一方の出力信号に基づいて決めることができる。すなわち、センサＡの出力信号ＩAとセンサＢの出力信号ＩBとからtanθを求めて、角度θを求めるのではなく、出力信号ＩAと出力信号ＩBとのうち、変化が大きい方の値を用いて、角度θを求めるのである。例えば、角度θが０あるいはπ、２π近傍の場合、換言すれば、出力信号ＩAが極大値、あるいは極小値近傍の値であり、出力信号ＩBが０近傍の値である場合には、出力信号ＩBから角度θを求めるのである。角度θが０あるいはπ、２π近傍の値をとる場合には、出力信号ＩBの方が出力信号ＩAより変化勾配が大きいため、角度θを正確に取得することができるのである。
ＩB／ＷAB＝cosθ
θ＝arccos（ＩB／ＷAB）
同様の理由から、角度θがπ／２，３π／２近傍である場合には、出力信号ＩAに基づく方が角度θを正確に取得することができる。
｛−ＩA／ＷAB｝＝sinθ
θ＝arcsin｛−（ＩA／ＷAB）｝
以上のように、２つの出力信号の値を比較して、絶対値が小さい方の値に基づいて磁極間のピッチ内における位置を求めることができるのである。
さらに、磁極間ピッチ内における絶対位置を求める場合においても、センサＡ，Ｂの出力信号と絶対位置との実際の関係を予め取得して、記憶させておき、それに基づいて磁極間ピッチ内の絶対位置を取得することもできる。また、それによって、θの値を補正することもできる。
【００２４】
さらに、位置検出装置は、片側式のリニアモータにおける可動子の絶対位置を検出する場合にも適用することができる。
その場合の実施例を図１０に示す。図１０に示す片側式のリニアモータは、図１，２に示す両側式のリニアモータにおいて、固定子の一方が設けられていないものであり、可動子の片側にはセンサが設けられていない。
片側式のリニアモータ７０において、軸方向Ｐに沿って固定子７２が延び、固定子７２の磁石保持部（ハウジング）７４に複数の磁石７６が保持される。これら複数の磁石７６に隙間δを隔てて可動子７８が配設され、相対移動可能に保持される。可動子７８の固定子７２側には、磁石７６の上端面７９の内側に対向してセンサＥ，Ｆ（図１１参照）が設けられる。センサＥ，Ｆは、互いに軸方向Ｐと平行に、１／４位相ずれた位置に設けられる。
【００２５】
固定子７２において、複数の磁石７６は、図１１(a)に示すように、それぞれの上端面７９の位置が絶対位置の変化に伴って単調に変化する状態で設けられる。
本実施例においては、磁石７６が可動子７８のセンサＥ，Ｆとの間の距離ΔＨが、可動子７８が矢印Ｑ向に相対移動させられる場合に、単調減少する状態で設けられる。その結果、センサＥ，Ｆの出力信号は、図１１(b)に示すように、磁極間ピッチＭを波長として正弦波状に変化するとともに、その振幅Ｗが、矢印Ｑ方向へ移動するのに伴って（距離ΔＨが小さくなるのにつれて）、大きくなる。そのため、センサＥ，Ｆの信号のリサジュー曲線は、図示は省略するが、半径が増加する多重の円から構成されるものとなる。また、振幅Ｗと、絶対位置ＬXとの関係は、図１１(c)に示すようになるのであり、振幅Ｗは、絶対位置と１対１に対応する。
したがって、センサＥ，Ｆの出力信号の振幅Ｗに基づけば、「およその絶対位置ＬX」を取得することができるのであり、本実施例においては、振幅Ｗが、センサＥ，Ｆの出力信号の合成信号に対応する。
また、上記実施例における場合と同様に、振幅Ｗに基づいて、磁石７６ｘ、ｙの位置を特定し、図１２に示すように、その場合のセンサＥ，Ｆの出力信号ＩE，ＩF等から角度φを取得し、磁石１８ｘの位置ＬX0からの距離ＭXを取得することが可能となる。
tanφ＝−（ＩF／ＩE）
φ＝artan｛−（ＩF／ＩE）｝
ＭX＝φ・Ｍ／（２π）
その結果、「詳細な絶対位置ＬX」を、
ＬX＝ＬX0＋ＭX
として取得することができる。
【００２６】
なお、上記実施例においては、片側式のリニアモータに適用される場合について説明したが、両側式のリニアモータに適用することもできる。
また、磁石７６の上端面７９とセンサＥ，Ｆとの間の距離ΔＨが、可動子７８が矢印Ｑに相対移動させられた場合に増加する状態で設けたり、単調に曲線的に増加あるいは減少する状態で設けたりすることもできる。
【００２７】
さらに、上記実施例においては、両側式、片側式のリニアモータに適用される場合について説明したが、本発明に係る位置検出装置は、円筒型のリニアモータにおける可動子の絶対位置を検出することもできる。その場合の一実施例を、図１３，１４に示す。
円筒型のリニアモータ１００は、固定子としてシャフト１０２と、可動子１０４とを含む。シャフト１０２は、軸方向Ｐに延びた長手部材であり、両端において、ベース１０５に設けられた一対の支持部材１０６に、相対回転不能かつ相対移動不能に保持される。シャフト１０２は、軸方向Ｐに沿って直列に配設された複数の磁石１１０を有する。
可動子１０４は、シャフト１０２の外側に嵌合されたものであり、軸方向Ｐに沿って直列に配設された複数の筒状のコイル１２０を含む。可動子１０４は、また、ベース１０５に、軸方向Ｐと平行に設けられた一対のガイドレール１２２、１２３に係合可能な係合部１２４、１２５を有し、ガイドレール１２２，１２３に係合部１２４，１２５が係合させられることにより、軸方向Ｐに相対移動可能に保持される。なお、可動子１０４の内周面とシャフト１０２の外周面との間には、隙間が設けられる。
このように、本実施例における円筒型のリニアモータ１００は、ムービングコイル型のものである。
【００２８】
可動子１０４には、磁界検出部としてのセンサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′が合計８個設けられる。これらセンサは、上記実施例における場合と同様に、ホール素子から構成されるものである。
図１５に示すように、４つのセンサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、可動子１０４の軸方向Ｐの同じ位置に、周方向の隔たった位置に設けられる。センサＧ，Ｈは１８０°隔たった位置に、センサＩ，Ｊは１８０°隔たった位置に、また、センサＧ，Ｉが９０°隔たった位置に、それぞれ、設けられる。すなわち、４つのセンサＧ，Ｉ，Ｈ，Ｊは、互いに９０°ずつ隔たった位置に設けられるのである。
また、４つのセンサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの各々と、軸方向Ｐと平行な方向に１／４位相ずれた位置（電気角度９０°隔たった位置）に、それぞれ４つのセンサＧ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′が設けられる。なお、後述するように、可動子１０４の相対移動に伴って波長が変化するため、全ストロークにおいて、１／４位相ずれた信号が出力されるとは限らないが、波長の変化の幅は非常に小さいため、１／４位相ずれたとみなすことができる。
【００２９】
シャフト１０２において、複数の磁石１１０が、中空状の磁石支持筒１２６の内部において、等間隔で直列に並べられ、隣接する磁石１１０の間に磁性材料から成るスペーサ１２８が設けられる。スペーサ１２８により、同じ磁極が対向する状態であっても、磁石１１０同士の反発を回避し、磁力の低下を抑制することができる。なお、磁石支持筒１２６は、磁石１１０の磁束を透過させる非磁性材料により製造されたものである。
磁石１１０ａ，ｂ，ｃ，・・・の各々は、図１６(a)、(b)に示すように、外周面が円筒面で、両端面１３０，１３２が互いに平行かつ軸方向Ｐに対して傾斜した円柱形状（中実な円筒形状）を成したものであり、形状および各寸法が互いに同じものである。すなわち、軸方向の長さＸ、半径Ｒ、端面１３０，１３２の傾斜角度ηが同じものである。また、両端面１３０，１３２の一方がＮ極とされ、他方がＳ極とされたものである。
磁石１１０は、図１７(a)に示すように、軸方向Ｐにおいて互いに等しい間隔Ｙを隔てた位置に配設される。そして、各々の位置において、隣接する磁石との間で同じ磁極同士が対向し、かつ、軸線Ｐの回りに、等角度ずつ相対回転させられた姿勢とされる。例えば、磁石１１０において基準点Ｋを定めた場合に、隣接する磁石１１０において基準点Ｋ間の距離がそれぞれ同じとされる。また、各々の位置において、例えば、磁石１１０ｃにおける外周上の基準点Ｋの位相が０である場合に、磁石１１０ｂにおける基準点Ｋの軸線Ｐに対する位相が−α°となり、磁石１１０ｄにおける位相が＋αとなるように、相対回転させられるのである。
その結果、隣接する２つの磁石１１０同士においては、相対位相は互いに同じになる。そのため、スペーサ１２８の各々は、同じ形状、寸法を成したものとすることができ、それぞれ、異なる位相で配設される。
なお、図１７(a)において、磁石１１０各々の相対位相を明確にするため、磁石１１０の端面の輪郭を直線で描いたため、角部が形成されたが、実際には、端面の輪郭は曲線であるため、角部も丸められることになる。
また、複数の磁石１１０，複数のスペーサ１２８は、図１７(a)に示す姿勢で、磁石支持筒１２６の内部に支持されるが、磁石１１０とスペーサ１２８との間に作用する吸引力によって吸着させた状態で支持されるようにしたり、磁石１１０，スペーサ１２８を予め接着材等で接着しておいて、その状態で支持されるようにしたりすることもできる。
さらに、相対位相は、隣接する磁石１１０とスペーサ１２８とにおいて、一方の端面の中心から隔たった位置に凸部を設け、他方の端面のその凸部に対応する部分に凹部を設け、これらの嵌合により決まるようにすることができる。
また、磁石支持筒１２６の内周面に、長手方向に延びた突部を設けるとともに、磁石１１０，スペーサ１２８の各々の外周面の、その突部に対応する位置に、軸方向に延びた凹部を設け、これらの嵌合により相対位相が決まるようにすることもできる。
【００３０】
図１４に示すように、センサＧ，Ｈ，Ｉ，ＪおよびセンサＧ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′は、コンピュータを主体とするモータ制御部１３２に接続される。モータ制御部１３２は実行部１３４，記憶部１３６，入出力部１３８を含み、コイル１２０への供給電流を制御する。また、センサＧ，Ｈ，Ｉ，ＪおよびセンサＧ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′の出力信号に基づいて、可動子１０４の固定子１０２に対する絶対位置が取得される。
【００３１】
センサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの出力信号は、可動子１０４の移動に伴って、図１７(b)に示すように変化する。
これらセンサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの出力信号は、センサが磁石１１０の中央に対向する相対位置において０となり、スペーサ１２８の中央に対向する相対位置において極大、あるいは、極小となる。
一方、複数の磁石１１０は、図１７(a)に示すように配設されるため、センサＧ、Ｈ、Ｉ、Ｊの各々の磁石１１０に対する相対位置が軸方向Ｐにおいて変化する。換言すれば、磁石１１０は、等間隔で配設され、その位置において、相対回転させられるため、周方向の予め定められた位置（センサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの位置）において、互いに隣接する磁石１１０の縁同士の距離Ｖが、相対移動に伴って、異なる態様で変化するのである。
例えば、図１７(a)において、可動子１０４が固定子１０２に対して相対移動させられた場合に、センサＧ、Ｇ′が通る直線を第１直線とし、センサＨ、Ｈ′が通る直線を第２直線、センサＩ，Ｉ′が通る直線を第３直線、センサＪ，Ｊ′が通る直線を第４直線とする。第１〜第４直線は、それぞれ、軸線Ｐに平行で、互いに軸方向Ｐと直交する方向に隔たった位置にある。第１直線と第２直線とは互いに１８０°位相が隔たった位置にあり、第３直線と第４直線とは１８０°位相が隔たった位置にあり、第１直線と第３直線とは９０°位相が隔たった位置にある。
センサＧ，Ｇ′は第１直線に沿って相対移動させられるが、第１直線に沿った磁石１１０ｆの縁と磁石１１０ｇの縁との間の距離ＶG1と、磁石１１０ｈの縁と磁石１１０ｉの縁との間の距離ＶG2とは異なる。また、第３直線（センサＩ，Ｉ′）に沿った磁石１１０ｄの縁と磁石１１０ｅの縁との間の距離ＶI1と、磁石１１０ｇの縁と磁石１１０ｈの縁との間の距離ＶI2とは異なり、第２直線（センサＨ，Ｈ′）に沿った磁石１１０ｆの縁と磁石１１０ｇの縁との間の距離ＶH1と、磁石１１０ｈの縁と磁石１１０ｉの縁との間の距離ＶH2とは異なる。さらに、第４直線（センサＪ，Ｊ′）に沿った磁石１１０ｄの縁と磁石１１０ｅの縁との間の距離ＶJ1と、磁石１１０ｇの縁と磁石１１０ｈの縁との間の距離ＶJ2とは異なる。
また、磁石１１０ｄ、eの間において、第３直線に沿った距離ＶI1の方が第４直線に沿った距離ＶJ1より大きいが、磁石１１０ｇ、ｈの間において、第３直線に沿った距離ＶI2より第４直線に沿った距離ＶJ2の方が大きくなる。すなわち、位相が１８０°隔たった２つの直線に沿ってセンサがそれぞれ相対移動させられる場合、一方のセンサが通る直線に沿った距離が大きい場合は他方のセンサが通る直線に沿った距離が小さく、一方のそれの距離が小さい場合は他方のそれの距離が大きい関係にあるのである。
同様に、磁石１１０ｆ、ｇの間において、第１直線に沿った距離ＶG1が第２直線に沿った距離ＶH1より大きくなり、磁石１１０ｈ、ｉ間において、第１直線に沿った距離ＶG2より第２直線に沿った距離ＶH2の方が大きくなるのであり、一方が大きいと他方が小さい関係がある。
さらに、第１〜第４直線に沿った距離ＶG、ＶH、ＶI，ＶJは、いずれも、センサが軸方向Ｐに移動したと仮定した場合に、増・減することになる。
【００３２】
それに対して、すべての磁石１１０の軸方向の長さＸは同じである。
このことから、センサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの出力信号は、図１７(b)に示すように変化するのであり、波長が、軸方向Ｐに相対移動させられるのに伴って、それぞれ、別個に変化する。上述のように、センサＧ，Ｈの出力信号の間、センサＩ，Ｊの出力信号の間には、一方の波長が長くなると他方の波長が短くなる関係にある。
図１７(c)には、センサＧ，Ｈの出力信号を重ねて記載し、図１７(d)には、センサＩ，Ｊの出力信号を重ねて記載した。図１７(c)に示すように、可動子１０４が矢印Ｑの方向に相対移動した場合において、センサＧ、Ｈの出力信号の位相は、絶対位置Ｌ0，Ｌ2，Ｌ4で一致し、絶対位置Ｌ1，Ｌ3で位相差が最大となる。絶対位置Ｌ1においては、センサＧの出力信号の方が進み、絶対位置Ｌ3においてはセンサＨの出力信号の方が進む。図１７(d)に示すように、センサＩ、Ｊの出力信号の位相は、絶対位置Ｌ1，Ｌ3において一致し、絶対位置Ｌ0，Ｌ2，Ｌ4において位相差が最大となる。絶対位置Ｌ0，Ｌ4においては、センサＩの出力信号の方が進み、絶対位置Ｌ2においては、センサＪの方が進むことがわかる。
このように、センサＧの出力信号、センサＨの出力信号の波長が、可動子１０４の相対移動に伴って変化するため、センサＧの出力信号がセンサＨの出力信号に対して進んだり、遅れたりするのであり、これらの位相差が正弦波的に変化する。センサＩ、Ｊの出力信号についても同様であるが、位相差が１／４位相ずれて変化する。
【００３３】
なお、図１７(b)には、センサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊの出力信号の変化のみを記載したが、センサＧ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′は、それぞれ、１／４位相ずれた出力信号を出力するのであり、シミュレーションで得られたセンサＧ，Ｇ′の出力信号、センサＨ，Ｈ′の出力信号、センサＩ，Ｉ′の出力信号、センサＪ，Ｊ′の出力信号を、図１８(a)〜(d)に示す。
また、図１９(a)〜(d)には、センサＧ，Ｇ′の出力信号、センサＨ，Ｈ′の出力信号、センサＩ，Ｉ′の出力信号、センサＪ，Ｊ′の出力信号のリサジュ曲線を、それぞれ、示す。図１９(a)〜(d)に示すように、リサジュ曲線は、上述のように、ほぼ円になる。センサＧの出力信号とセンサＧ′の出力信号とは、それぞれ、周期（波長）、振幅が同じであり、位相が１／４ずれているため、前述のように、リサジュ曲線は円になるのである。センサＨ，Ｈ′の出力信号、センサＩ，Ｉ′の出力信号、センサＪ，Ｊ′の出力信号についても同様にリサジュ曲線は円になる。
【００３４】
図２０(a)、(b)は、図１７(c)、(d)に対応するものであり、それぞれ、センサＧ，Ｈの出力信号、センサＩ、Ｊの出力信号を重ねて記載したものである。位相差（角度差と称することもできる）は、実際には、増加したり、減少したりして、細かに変化するのであるが、図２０(a)、(b)においては、位相のずれの状態を明確にするため、位相差を実際より大きく記載した。
そして、センサＧ、Ｈの出力信号の位相差、センサＩ、Ｊの出力信号の位相差は、図２１に示すように変化する。すなわち、センサＧ、Ｈの位相差は、実線で示すように、可動子１０４の相対位置の変化に伴って正弦波的に変化し、センサＩ、Ｊの位相差は、破線で示すように、１／４位相ずれた状態で変化する。
そして、センサＧ、Ｈの出力信号の位相差を表す信号、破線で表されるセンサＩ、Ｊの出力信号の位相差を表す信号のリサジュ曲線は、図２２に示すように、全ストロークＬを一周（２π）とする円となる。
図２４に示すように、センサＧ，Ｈの出力信号の位相差Δαsinと、センサＩ，Ｊの出力信号の位相差Δαcosとから、全ストロークを２πとした場合の角度θを取得すれば、その角度θからおよその絶対位置を取得することができる。
例えば、センサＧ，Ｈ、センサＩ，Ｊの位相差が、それぞれ、Δαsin、Δαcosである場合に、位相差の符号を考慮して、式
tanθ＝−（Δαsin／Δαcos）
θ＝arctan｛−（Δαsin／Δαcos）｝
に従って、θを取得することができ、式
ＬX＝θ・Ｌ／（２π）
に従って、「およその絶対位置ＬX」を取得することができるのである。このように、位相差の組と絶対位置とは１対１に対応するのであり、位相差の組（本実施例においては、２つの位相差から取得した角度θを表す信号が合成信号に該当する）に基づけば、およその絶対位置と検出することができる。
そのことを表したのが、図２３のグラフである。
本実施例においては、図２１に示す、センサＧ，Ｈの出力信号の位相差と、センサＩ，Ｊの出力信号の位相差との組と、絶対位置との関係が予め記憶部１３６に記憶されており、実際に取得された位相差の組と、記憶された関係とから、「およその絶対位置」が取得されるのである。
なお、シミュレーションは、上記実施例における場合と同様に有限要素法を用いて行った。
【００３５】
また、詳細な絶対位置を取得する場合には、上記実施例における場合と同様に、およその絶対位置に基づいて、磁石１１０を特定する。そして、その特定された磁石に関して、一組のセンサＧ，Ｇ′の出力信号に基づいて、１ピッチ内の位置を取得し、詳細な絶対位置を取得するのである。特定された磁石１１０に対向する状態においては、一組のセンサＧ，Ｇ′の出力信号は、周期（波長）、振幅が同じで、１／４位相ずれているため、上記実施例における場合と同様に、磁極間ピッチ内の位置を検出することができるのである。同様に、センサＨ，Ｈ′、センサＩ，Ｉ′、センサＪ，Ｊ′の出力信号の組に基づいて取得することもできる。
このように、円筒型のリニアモータについても、コストアップを回避しつつ、絶対位置を検出することが可能となる。
本実施例においては、固定子に設けられた磁石１１０と、センサＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′と、モータ制御部１３２の絶対位置を検出する部分とにより位置検出装置が構成される。
【００３６】
なお、上記実施例においては、磁石１１０が中実の筒状部材とされて、中空の円筒状の磁石支持部１２６の内部に支持されていたが、磁石を中空の筒状部材として、中実の筒状の支持棒の外周側に支持されるようにすることもできる。その場合には、支持棒の外周面に長手方向に延びた係合突部を設けるとともに、磁石１１０，スペーサ１２８の内周面の予め定められた位相に係合凹部を設け、これらの嵌合により、相対位相が決まるようにすることができる。
また、磁石を、外周側がＮ極あるいはＳ極とされ、内周側がＳ極あるいはＮ極とされたものとし、それが交互に配設されるようにすることもできる。
さらに、支持部材を設けることなく、複数の磁石を連結して長手部材を構成することもできる。
また、可動子１０４を保持するためのガイドレール１２２，１２３、係合部１２４，１２５は不可欠ではない。可動子１０４が、コイル１２０から外れた位置において、直接、シャフト１０２にベアリング等を介して保持されるようにすることができる。
【００３７】
次に上記実施例における円筒型のリニアモータ１００が電子回路部品装着機における装着ヘッドの移動の駆動源として利用される場合について簡単に説明する。
図２５，２６において、電子回路部品装着機は、電子回路部品を供給する部品供給装置３００と、回路基板３０１を保持する基板保持装置３０２と、部品供給装置３００から電子回路部品を受け取って回路基板３０１に装着する装着ヘッド３０６と、部品供給装置３００と基板保持装置３０２と装着ヘッド３０６とを相対移動させる相対移動装置３０８と、少なくとも基板保持装置３０２，装着ヘッド３０６および相対移動装置３０８を制御する制御装置３１０（モータ制御部１３２を含む）とを含む。部品供給装置３００等は、位置を固定して設けられたベッド３１２上に設けられている。ベッド３１２は電子回路部品装着機の本体を構成する。本電子回路部品装着機は、他に、回路基板３０４に設けられた基準マークを撮像するマーク撮像装置および装着ヘッド３０６に保持された電子回路部品を撮像する部品撮像装置を含む。
【００３８】
相対移動装置３０８は、装着ヘッド３０６を、基板保持装置３０２により保持された回路基板３０１の部品装着面に平行な一平面たる水平面内において互いに直交する２方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる装着ヘッド平行方向移動装置たる装着ヘッド水平方向移動装置３１６と、装着ヘッド３０６を、上記２方向と直交する方向である鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させる装着ヘッド直交方向移動装置たる装着ヘッド昇降装置３１８とを含む。相対移動装置３０８は、装着ヘッド３０６を、位置を固定して設けられた部品供給装置３００へ移動させて部品供給装置３００から電子回路部品を受け取らせ、基板保持装置３０２へ移動させて、基板保持装置３０２に保持された回路基板３０１に電子回路部品を装着させる。
【００３９】
基板保持装置３０２は、例えば、基板搬送装置３２０により搬入された回路基板３０１を下方から支持するとともに、縁部をクランプする装置とされる。装着ヘッド水平方向移動装置３１６は、装着ヘッド３０６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動装置３２２と、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸移動装置３２４とを含み、本実施例におけるリニアモータ１００は、例えば、それらＸ軸移動装置３２２およびＹ軸移動装置３２４の各駆動源として用いられ、Ｘ軸移動部材３２６およびＹ軸移動部材３２８をそれぞれＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。本電子回路部品装着機のＸ軸移動装置３２２は、図２５に示すようにリニアモータ１００を一対備え、Ｙ軸移動装置３２４は、図２６に示すようにリニアモータ１００を１つ備える。電子回路部品装着機はまた、装着ヘッド３０６をその軸線まわりに回転させて部品保持具３３０に保持された電子回路部品を回転させるヘッド回転装置等を含む。これら装着ヘッド３０６，相対移動装置３０８および回転装置を含む装着装置により電子回路部品が回路基板３０１に装着される。
Ｘ軸移動装置３２２に含まれる一対のリニアモータ１００、Ｙ軸移動装置３２４に含まれるリニアモータ１００の各可動子１０４のコイル１２０（図１４参照）への供給電流は、制御装置３１０において検出されたＸ方向、Ｙ方向の絶対位置に基づいて制御される。なお、Ｘ軸移動装置３２２に含まれる一対のリニアモータ１００の可動子１０４のコイル１２０への供給電流は、同期して制御される。また、一対のリニアモータ１００の両方に絶対位置検出装置を設ける必要は必ずしもなく、いずれか一方に設ければよい。
【００４０】
なお、図２５，２６においては、円筒型のリニアモータ１００が電子回路部品装着機の装着ヘッド３０６を移動させる移動装置の駆動源として使用される場合について説明したが、両側式のリニアモータ３２，片側式のリニアモータ７０についても同様に使用することができる。
また、上記各実施例におけるリニアモータは、装着ヘッドの昇降に使用される駆動源とした使用したり、他に、電子回路部品装着機において、基板の搬送、トレーの引き出し、マガジンの昇降に使用される駆動源として使用したり、一般に物品を搬送する搬送機の駆動弁に使用したりすることもできる。
【００４１】
以上、種々の態様を説明したが、本発明は、上述に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例である位置検出装置を備えたリニアモータの正面断面図である。
【図２】上記リニアモータの斜視図である。
【図３】上記リニアモータのモータ制御部の周辺を概念的に示す図である。
【図４】上記リニアモータの固定子の斜視図である。
【図５】(a)、(b)上記固定子に設けられた磁石の配置を概念的に示す図である。(c)、(d)可動子の移動に伴うセンサの出力信号の変化を示す図である。(e)、(f)可動子の移動に伴うセンサの出力信号の振幅の変化を示す図である。
【図６】シミュレーションにより得られた可動子の移動に伴うセンサの出力信号を示す図である。
【図７】(a)シミュレーションにより得られたセンサＡ，Ｂの出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。(b)シミュレーションにより得られたセンサＣ、Ｄの出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。
【図８】(a)シミュレーションにより得られたセンサＡ，Ｂの出力信号の振幅の変化と、センサＣ、Ｄの出力信号の振幅の変化とを示す図である。(b)上述の２つの振幅を合成した合成信号と絶対位置との関係を示す図である。
【図９】(a)センサＡ，Ｂの出力信号の振幅と、センサＣ、Ｄの出力信号の振幅とから角度θを求め、絶対位置を求める場合の原理を説明するための図である。(b)センサＡの出力信号と、センサＢの出力信号とから、角度φを求め、磁極間ピッチ内の位置を求める場合の原理を説明するための図である。
【図１０】本発明の別の一実施例である位置検出装置を備えたリニアモータを示す正面図である。
【図１１】(a)上記リニアモータの固定子に設けられた磁石の配置を概念的に表す図である。(b)センサＡ，Ｂの出力信号の変化を示す図である。(c)センサＡ，Ｂの出力信号の振幅の変化を示す図である。
【図１２】センサＡ、Ｂの出力信号の振幅から絶対位置を求める場合の原理を示す図である。
【図１３】本発明のさらに別の一実施例である位置検出装置を備えたリニアモータの正面断面図である。
【図１４】上記リニアモータの側面図（一部断面図）である。
【図１５】図１４のＡＡ断面（一部）である。
【図１６】(a)磁石の斜視図である。(b)磁石の側面図である。
【図１７】(a)上記リニアモータの固定子における磁石の配置の状態を概念的に示す図である。(b)可動子の移動に伴うセンサの出力信号の変化を示す図である。(c)センサＧ，Ｈの出力信号を重ねて書いた図である。(d)センサＩ，Ｊの出力信号を重ねて書いた図である。
【図１８】シミュレーションにより得られた可動子の移動に伴うセンサの出力信号の変化を示す図である。
【図１９】(a)シミュレーションにより得られたセンサＧ，Ｇ′の出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。(b)シミュレーションにより得られたセンサＨ，Ｈ′の出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。(c)シミュレーションにより得られたセンサＩ，Ｉ′の出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。(d)シミュレーションにより得られたセンサＪ，Ｊ′の出力信号から求めたリサジュ曲線を示す図である。
【図２０】(a)シミュレーションにより得られたセンサＧ，Ｈの出力信号を重ねた図である。(b)シミュレーションにより得られたセンサＩ，Ｊの出力信号を重ねた図である。
【図２１】センサＧ、Ｈの出力信号の位相差（sin）、センサＩ、Ｊの出力信号の位相差(cos)を示す図である。
【図２２】図２１の２つの位相差を表す信号から求めたリサジュ曲線である。
【図２３】図２１の２つの位相差を表す信号の合成振動と絶対位置との関係を表す図である。
【図２４】図２１の２つの位相差を表す信号から絶対位置が取得できる原理を表す図である。
【図２５】上記リニアモータが搭載された電子回路部品装着機の平面図である。
【図２６】上記電子回路部品装着機のＹ軸移動装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２，１４：固定子  １８，１９：磁石  ２４：可動子  ３０：コイル  ３２：両側式リニアモータ  ４０，４１：上端面  ５０：モータ制御部  ７０：片側式リニアモータ  ７２：固定子  ７６：磁石  ７８：可動子  １００：円筒型リニアモータ  １０２：固定子  １０４：可動子  １１０：磁石  １２８：スペーサ  １３２：モータ制御部  センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｇ′，Ｈ′，Ｉ′，Ｊ′
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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