(57)【要約】【課題】粘弾性部材を用いて、移動部材２０が固定部材１１、１２に対して少なくとも直交２軸方向へ相対変位する場合に、移動部材２０の相対変位方向を検出することができる変位方向検出装置を提供する。【解決手段】上側固定部材１１と移動部材２０との間に第１粘弾性部材３１を配置し、下側固定部材１２と移動部材２０との間に第２粘弾性部材３２を配置する。そして、第１粘弾性部材３１のインピーダンスＺ１と第２粘弾性部材３２のインピーダンスＺ２との差に基づき、移動部材２０が上下方向へ変位したのか、それとも、左右方向へ変位したのかを判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材に対して第２部材が基準位置から少なくとも直交２軸方向へ相対変位する場合において、前記第１部材に対する前記第２部材の前記基準位置からの相対変位方向を検出する変位方向検出装置であって、
前記第１部材と前記第２部材とに連結され、変形に応じてインピーダンスが変化する粘弾性材からなる第１の粘弾性部材と、
前記第１部材と前記第２部材とに連結され、前記第１の粘弾性部材とにより前記第２部材を挟むように前記第１の粘弾性部材に対して所定軸方向に対向配置され、且つ、変形に応じてインピーダンスが変化する粘弾性材からなる第２の粘弾性部材と、
前記第１の粘弾性部材のインピーダンスと前記第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差に基づき、前記第１部材に対する前記第２部材の基準位置から少なくとも直交２軸の相対変位方向を検出する検出部と、
を備えることを特徴とする変位方向検出装置。
【請求項２】
前記第１部材に対して前記第２部材が前記基準位置に位置している場合において、前記第２の粘弾性部材のインピーダンスは、前記第１の粘弾性部材のインピーダンスと略同一である請求項１記載の変位方向検出装置。
【請求項３】
前記第１の粘弾性部材及び前記第２の粘弾性部材は、前記所定軸方向にプリテンションをかけられた状態で前記第１部材と前記第２部材とに連結される請求項１又は２に記載の変位方向検出装置。
【請求項４】
前記第１の粘弾性部材及び前記第２の粘弾性部材は、導電性材料からなる請求項１〜３の何れか一項に記載の変位方向検出装置。
【請求項５】
前記第１の粘弾性部材及び前記第２の粘弾性部材は、略同一変形をしたときに略同一のインピーダンスとなる請求項１〜４の何れか一項に記載の変位方向検出装置。
【請求項６】
前記第２の粘弾性部材は、前記第１の粘弾性部材と略同一材質であり、前記所定軸方向に垂直な面に対して前記第１の粘弾性部材と略面対称な形状からなる請求項５記載の変位方向検出装置。
【請求項７】
前記所定軸方向は、複数軸方向であり、
前記第１の粘弾性部材及び前記第２の粘弾性部材は、それぞれ複数個からなる請求項１〜６の何れか一項に記載の変位方向検出装置。
【請求項８】
前記検出部は、さらに、前記第１の粘弾性部材のインピーダンスと前記第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差に基づき、前記第１部材に対する前記第２部材の基準位置から前記所定軸方向への相対変位量を検出する請求項１〜７の何れか一項に記載の変位方向検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも直交２軸方向へ相対変位する２部材の相対変位方向を検出する変位方向検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
相対変位する２部材の相対変位を検出する装置としては、例えば、ひずみゲージを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。ここで、ひずみゲージは、異方性を有している。従って、検出したい方向の相対変位を検出できるように、ひずみゲージを配置することで、所定の方向の相対変位を検出することができる。
【０００３】
ところで、従来から、ゴム中に金属粉末等の導電性粒子を分散させたゴムセンサが知られている（例えば、特許文献２参照）。このゴムセンサが圧縮された場合には、分散された導電性粒子が近接するので、ゴムセンサの抵抗値が小さくなる。一方、ゴムセンサが引張られた場合には、導電性粒子が離れるので、ゴムセンサの抵抗値は大きくなる。このように、ゴムセンサの状態に応じてゴムセンサの抵抗値が異なることを利用することで、ゴムセンサが取り付けられた部材の物理量を検出することができるとされている。
【特許文献１】特開２００５−１３４２２０号公報
【特許文献２】特開平４−２８３６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ゴムセンサなどの粘弾性部材は、ひずみゲージとは異なり、異方性を有していない。つまり、ゴムセンサが例えば圧縮変形又は引張変形をする場合において、どの方向に圧縮変形又は引張変形をしたのかを判断することができない。従って、２部材が複数方向へ相対変位する場合に、従来のゴムセンサでは、２部材の相対変位方向を検出することはできない。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ゴムセンサなどの粘弾性部材を用いて、少なくとも直交２軸方向へ相対変位する２部材の相対変位方向を検出することができる変位方向検出装置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】
【０００６】
本発明の変位方向検出装置は、第１部材に対して第２部材が基準位置から少なくとも直交２軸方向へ相対変位する場合において、第１部材に対する第２部材の基準位置からの相対変位方向を検出する変位方向検出装置である。例えば、本発明の変位方向検出装置は、第１部材と第２部材との基準位置からの相対変位方向が、直交２軸方向の何れであるかを検出する装置である。
【０００７】
そして、本発明の変位方向検出装置は、第１の粘弾性部材と、第２の粘弾性部材と、検出部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、第１の粘弾性部材は、第１部材と第２部材とに連結され、変形に応じてインピーダンスが変化する粘弾性材からなる部材である。この粘弾性材とは、例えば、ゴム、シリコン、エラストマー、ゲルなどである。なお、ゴムなどの粘弾性材は、導電性を有していないものであっても、導電性を有していないものであってもよい。導電性を有していない粘弾性材を用いる場合であっても、粘弾性材のインピーダンスは変化する。この場合、例えばインダクタやキャパシタが変化することに伴い、インピーダンスが変化する。
【０００９】
第２の粘弾性部材は、第１部材と第２部材とに連結され、変形に応じてインピーダンスが変化する粘弾性材からなる部材である。さらに、第２の粘弾性部材は、第１の粘弾性部材とにより第２部材を挟むように、第１の粘弾性部材に対して所定軸方向に対向配置されている。つまり、第１の粘弾性部材の一端側と第２の粘弾性部材の一端側との間に、第２部材が配置されることになる。そして、第１の粘弾性部材の他端側及び第２の粘弾性部材の他端側が、第１部材に連結されている。さらに、第１の粘弾性部材と第２の粘弾性部材とを結ぶ直線が、所定軸方向となるようにされている。例えば、第１部材と第２部材とが直交２軸方向に相対変位可能な場合には、所定軸方向とは、直交２軸方向の何れか一方の方向となる。
【００１０】
検出部は、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差に基づき、第１部材に対する第２部材の基準位置から少なくとも直交２軸の相対変位方向を検出する。つまり、検出部は、第１部材と第２部材とが基準位置から例えば直交２軸の一方方向へ相対変位したのか、それとも、直交２軸の他方方向へ相対変位したのかを検出する。
【００１１】
上述したように構成される変位方向検出装置は、以下のように動作する。まず、第１部材と第２部材とが相対変位することにより、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材が、引張変形又は圧縮変形をする。特に、第１部材に対して第２部材が所定軸方向へ相対変位した場合には、第１の粘弾性部材と第２の粘弾性部材の一方が引張変形し、他方が圧縮変形する。つまり、この場合には、引張変形をする粘弾性部材のインピーダンスは大きくなる。一方、圧縮変形をする粘弾性部材のインピーダンスは小さくなる。つまり、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は大きくなる。
【００１２】
そして、例えば、第１部材に対して第２部材が所定軸方向へ相対的に振動する場合には、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は変化する。
【００１３】
一方、第１部材に対して第２部材が所定軸に直交する方向へ相対変位する場合には、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材が同じ変形をする。従って、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は変化しない。第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は、ほとんど零である。例えば、第１部材に対して第２部材が所定軸に直交する方向へ相対的に振動する場合にも、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差はほとんど零となる。
【００１４】
このように、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差の挙動は、第１部材と第２部材とが所定軸方向へ相対変位する場合と所定軸に直交する方向へ相対変位する場合とで異なる。つまり、第１の粘弾性部材と第２の粘弾性部材との間に第２部材を配置するようにすることで、第１部材と第２部材とが所定軸方向へ相対変位したのか、それとも、所定軸に直交する方向へ変位したのかを判断することができる。
【００１５】
また、第１部材に対して第２部材が基準位置に位置している場合において、第２の粘弾性部材のインピーダンスは、第１の粘弾性部材のインピーダンスと略同一とするとよい。このとき、第１部材に対して第２部材が基準位置に位置している場合には、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は、確実に零となる。これにより、検出部により検出する相対変位方向の基準位置をより正確にすることができる。つまり、第１部材に対する第２部材の基準位置からの相対変位方向をより正確に検出することができる。
【００１６】
また、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、所定軸方向にプリテンションをかけられた状態で第１部材と第２部材とに連結されるようにするとよい。プリテンションとは、圧縮又は引張の双方を含む意味である。従って、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、圧縮変形された状態若しくは引張変形された状態で、第１部材と第２部材との間に配置されることになる。ここで、例えばゴムなどの粘弾性材は、プリテンションをかけられていない状態では、変位量とインピーダンスとの関係が線形性とならない場合がある。これに対して、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、プリテンションをかけられた状態とすることで、変位量とインピーダンスとの関係がほぼ線形性となる領域とすることができる。これにより、より正確に、第１部材に対する第２部材の基準位置からの相対変位方向を検出することができる。
【００１７】
また、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、導電性材料からなるようにしてもよい。この場合の第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、例えば、ゴムなどの粘弾性部材の中に金属粉末等の導電性粒子が分散されたものなどである。これにより、第１の粘弾性部材のインピーダンス及び第２の粘弾性部材のインピーダンスは、それぞれの抵抗値を用いることができる。そして、抵抗値を用いることができるので、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材に印加する電圧は直流電圧とすることができる。つまり、直流電源を用いることができるので、回路構成が非常に容易となり、安価とすることができる。例えば、交流電源における発振回路などが不要となる。
【００１８】
また、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、略同一変形をしたときに略同一のインピーダンスとなるようにするとよい。ここで、第１部材と第２部材とが所定軸に直交する方向へ相対変位した場合に、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材が同じ変形をする。そして、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材が略同一変形をしたときに略同一のインピーダンスとなるので、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は、確実にほぼ零となる。
【００１９】
これにより、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差の挙動は、第１部材と第２部材とが所定軸方向へ相対変位する場合と所定軸に直交する方向へ相対変位する場合とで明確に異なる。従って、例えば、ノイズなどが含まれる場合であっても、確実に、第１部材に対する第２部材の基準位置からの相対変位方向を検出することができる。
【００２０】
また、第２の粘弾性部材は、第１の粘弾性部材と略同一材質であり、所定軸方向に垂直な面に対して第１の粘弾性部材と略面対称な形状からなるようにするとよい。つまり、第１の粘弾性部材と第２の粘弾性部材とは、略同一材質からなり、第２部材を挟んで略面対称な形状となっている。これにより、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材が略同一変形をしたときに略同一のインピーダンスとなるようにすることができる。
【００２１】
また、所定軸方向は、複数軸方向であり、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材は、それぞれ複数個からなるようにしてもよい。例えば、第１の粘弾性部材及び第２の粘弾性部材を直交２軸方向に２個ずつ配置した場合には、第１部材と第２部材とが直交３軸方向に相対変位する場合の相対変位方向を検出することができる。もちろん、直交方向以外にも、種々の相対変位方向を検出することができるようにもなる。
【００２２】
また、検出部は、さらに、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差に基づき、第１部材に対する第２部材の基準位置から所定軸方向への相対変位量を検出するようにしてもよい。上述したように、第１部材と第２部材とが基準位置から所定軸方向へ相対変位した場合には、第１の粘弾性部材のインピーダンスと第２の粘弾性部材のインピーダンスとの差は変化する。ここで、これらのインピーダンスの差の変化量は、第１部材に対する第２部材の基準位置から所定軸方向への相対変位量に対応する。そこで、これらのインピーダンスの差の変化量を利用して、第１部材に対する第２部材の基準位置から所定軸方向への相対変位量を検出することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の変位方向検出装置によれば、粘弾性部材を用いて、少なくとも直交２軸方向へ相対変位する２部材の相対変位方向を検出することができる。さらに、第１部材に対する第２部材の基準位置からの所定軸方向の変位量を検出することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態の変位方向検出装置３０は、固定部材１１、１２に対して移動部材２０が基準位置から直交２軸の変位方向を検出する装置である。本実施形態の変位方向検出装置３０の構成について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、変位方向検出装置３０の機械構成部分を示す図である。図２及び図３は、変位方向検出装置３０の機械構成部分の動作を示す図である。図４は、変位方向検出装置３０の回路構成を含むブロック構成を示す図である。
【００２５】
まず、固定部材１１、１２及び移動部材２０について、図１を参照して説明する。図１に示すように、固定部材１１、１２（本発明における第１部材）は、上側固定部材１１と、下側固定部材１２とからなる。これら固定部材１１、１２は、他の部材などに固定されている。移動部材２０（本発明における第２部材）は、略直方体形状からなり、上側固定部材１１と下側固定部材１２との間に配置されている。ここで、固定部材１１、１２に対して移動部材２０が図１の状態に存在する位置が、固定部材１１、１２に対する移動部材２０の基準位置とする。また、移動部材２０は、固定部材１１、１２の間において、固定部材１１、１２に対して図１の上下方向及び左右方向の直交２軸方向へ相対変位可能とされている。
【００２６】
次に、本実施形態の変位方向検出装置３０の機械構成部分について、図１〜図３を参照して説明する。図１に示すように、変位方向検出装置３０の機械構成部分は、第１粘弾性部材３１と、第２粘弾性部材３２と、第１電極３３と、第２電極３４と、第３電極３５と、第４電極３６とから構成される。
【００２７】
この第１粘弾性部材３１は、略円柱状であって、ゴム又はシリコンなどの粘弾性材からなる。そして、この第１粘弾性部材３１の柱方向（図１の上下方向）の長さは、移動部材２０が基準位置に位置する場合において、上側固定部材１１と移動部材２０の図１の上側面との離間距離にほぼ等しい長さとしている。
【００２８】
この第１粘弾性部材３１の上端面には、略円盤状の第１電極３３が固定されている。そして、第１電極３３は、上側固定部材１１に固定されている。つまり、第１粘弾性部材３１の上端面は、第１電極３３を介して、上側固定部材１１に連結固定されている。また、第１粘弾性部材３１の下端面には、略円盤状の第２電極３４が固定されている。そして、第２電極３４は、移動部材２０の図１の上側面の左右方向ほぼ中央に固定されている。つまり、第１粘弾性部材３１の下端面は、第２電極３４を介して、移動部材２０の図１の上側面に連結固定されている。従って、移動部材２０が基準位置に位置している場合には、第１粘弾性部材３１は、図１の上下方向に向かって延伸するように、上側固定部材１１と移動部材２０の間に配置されている。
【００２９】
そして、第１粘弾性部材３１は、移動部材２０が基準位置から変位することに伴って変形する。つまり、第１粘弾性部材３１は、移動部材２０の基準位置からの変位方向に応じて、圧縮変形をしたり、引張変形をしたりする。ここで、移動部材２０が基準位置に位置する場合における第１粘弾性部材３１の状態を第１粘弾性部材３１の基準状態という。
【００３０】
また、第１粘弾性部材３１のうち第１電極３３と第２電極３４との間のインピーダンスＺ１（以下、「第１インピーダンスＺ１」という）は、第１粘弾性部材３１の変形に応じて異なる。具体的には、第１粘弾性部材３１が基準状態から圧縮変形をする場合には、当該第１インピーダンスＺ１は小さくなる。一方、第１粘弾性部材３１が基準状態から引張変形をする場合には、当該第１インピーダンスＺ１は大きくなる。
【００３１】
ここで、移動部材２０が基準位置に位置している場合において、第１粘弾性部材３１は、図１の上下方向に僅かに圧縮した状態にて、上側固定部材１１と移動部材２０の間に配置されている。従って、移動部材２０が基準位置から変位する場合に、第１粘弾性部材３１は、圧縮された状態を基準として変形する。そして、第１粘弾性部材３１が引張圧縮変形する範囲内において、第１粘弾性部材３１の変位量と第１インピーダンスＺ１との関係がほぼ線形性となるようにしている。
【００３２】
第２粘弾性部材３２は、第１粘弾性部材３１と略同一形状の略円柱状からなる。さらに、第２粘弾性部材３２は、第１粘弾性部材３１と略同一材質の粘弾性材からなる。そして、この第２粘弾性部材３２の柱方向（図１の上下方向）の長さは、移動部材２０が基準位置に位置する場合において、下側固定部材１２と移動部材２０の図１の下側面との離間距離にほぼ等しい長さとしている。
【００３３】
この第２粘弾性部材３２の下端面には、略円盤状の第３電極３５が固定されている。そして、第３電極３５は、下側固定部材１２に固定されている。つまり、第２粘弾性部材３２の下端面は、第３電極３５を介して、下側固定部材１２に連結固定されている。なお、第３電極３５は、下側固定部材１２のうち、第１電極３３が固定されている上側固定部材１１の部分に対向する位置に固定されている。また、第２粘弾性部材３２の上端面には、略円盤状の第４電極３６が固定されている。そして、第４電極３６は、移動部材２０の図１の下側面の左右方向ほぼ中央に固定されている。つまり、第２粘弾性部材３２の上端面は、第４電極３６を介して、移動部材２０の図１の下側面に連結固定されている。従って、移動部材２０が基準位置に位置している場合には、第２粘弾性部材３２は、図１の上下方向に向かって延伸するように、下側固定部材１２と移動部材２０との間に配置されている。
【００３４】
さらに、第２粘弾性部材３２は、第１粘弾性部材３１とにより移動部材２０を挟むように、第１粘弾性部材３１に対して図１の上下方向に対向配置されている。つまり、第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２との間に移動部材２０が配置され、且つ、第１粘弾性部材３１、移動部材２０、及び第２粘弾性部材３２が、図１の上下方向に直線上に配置されている。さらには、第２粘弾性部材３２は、図１の上下方向に垂直な面に対して、第１粘弾性部材３１と略面対称な形状となるようにされている。
【００３５】
そして、第２粘弾性部材３２は、移動部材２０が基準位置から変位することに伴って変形する。つまり、第２粘弾性部材３２は、移動部材２０の基準位置からの変位方向に応じて、圧縮変形をしたり、引張変形をしたりする。ここで、移動部材２０が基準位置に位置する場合における第２粘弾性部材３２の状態を第２粘弾性部材３２の基準状態という。
【００３６】
また、第２粘弾性部材３２のうち第３電極３５と第４電極３６との間のインピーダンスＺ２（以下、「第２インピーダンスＺ２」という）は、第２粘弾性部材３２の変形に応じて異なる。具体的には、第２粘弾性部材３２が基準状態から圧縮変形をする場合には、当該第２インピーダンスＺ２は小さくなる。一方、第２粘弾性部材３２が基準状態から引張変形をする場合には、当該第２インピーダンスＺ２が大きくなる。
【００３７】
ここで、移動部材２０が基準位置に位置している場合において、第２粘弾性部材３２は、図１の上下方向に僅かに圧縮した状態にて、下側固定部材１２と移動部材２０の間に配置されている。従って、移動部材２０が基準位置から変位する場合に、第２粘弾性部材３２は、圧縮された状態を基準として変形する。そして、第２粘弾性部材３２が引張圧縮変形する範囲内において、第２粘弾性部材３２の変位量と第２インピーダンスＺ２との関係がほぼ線形性となるようにしている。
【００３８】
さらに、第２粘弾性部材３２は、上述したように、第１粘弾性部材３１と略同一形状及び略同一材質からなる。さらには、移動部材２０が基準位置に位置している場合において、第１粘弾性部材３１が予め圧縮変形している変位量と、第２粘弾性部材３２が予め圧縮変形している変位量は略同一である。従って、移動部材２０が基準位置に位置している場合において、第１粘弾性部材３１の第１インピーダンスＺ１と第２粘弾性部材３２の第２インピーダンスＺ２とは略同一のインピーダンスとなる。さらに、第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２とが略同一変形をしたときには、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２とは、略同一のインピーダンスとなる。
【００３９】
このような構成からなる変位方向検出装置３０の機械構成部分は、移動部材２０が変位した場合に、以下のようになる。まず、移動部材２０が基準位置から図１の上下方向へ変位する場合について、図２を参照して説明する。図２に示すように、移動部材２０が図１の上側へ変位する場合には、第１粘弾性部材３１は圧縮変形をし、第２粘弾性部材３２は引張変形をする。この場合、第１インピーダンスＺ１が小さくなるのに対して、第２インピーダンスＺ２は大きくなる。さらに、移動部材２０の基準位置から図１の上側への変位量が大きくなるほど、第１インピーダンスＺ１はさらに小さくなり、第２インピーダンスＺ２はさらに大きくなる。
【００４０】
一方、移動部材２０が図１の下側へ変位する場合には、第１粘弾性部材３１は引張変形をし、第２粘弾性部材３２は圧縮変形をする。この場合、第１インピーダンスＺ１は大きくなるのに対して、第２インピーダンスＺ２は小さくなる。さらに、移動部材２０の基準位置から図１の下側への変位量が大きくなるほど、第１インピーダンスＺ１はさらに大きくなり、第２インピーダンスＺ２はさらに小さくなる。
【００４１】
つまり、移動部材２０が図１の上下方向へ変位する場合には、第２粘弾性部材３２は、第１粘弾性部材３１の引張圧縮変形とは逆対称の引張圧縮変形をする。そして、移動部材２０の図１の上下方向への変位量が大きいほど、第１インピーダンスＺ１及び第２インピーダンスＺ２は、より大きく又はより小さくなる。従って、移動部材２０の図１の上下方向への変位量が大きいほど、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２との差が大きくなる。
【００４２】
次に、移動部材２０が図１の左右方向へ変位する場合について、図３を参照して説明する。図３に示すように、移動部材２０が図１の左側へ変位する場合には、第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２は、共に引張変形をする。具体的には、この場合、第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２は、変形前も変形後も、図１の上下方向に垂直な面に対して面対称となる形状を維持する。つまり、第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２とは、同じ引張変形をしていることになる。このとき、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２とは、共に小さくなる。そして、第１インピーダンスＺ１と第２インピーダンスＺ２は、同じインピーダンスとなる。
【００４３】
そして、移動部材２０が図１の右側へ変位する場合にも、移動部材２０が図１の左側へ変位する場合と同じように、第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２は、共に引張変形をする。従って、この場合の第１インピーダンスＺ１及び第２インピーダンスＺ２は、共に小さくなり、同じ抵抗となる。
【００４４】
次に、変位方向検出装置３０のブロック構成について、図４を参照して説明する。図４に示すように、変位方向検出装置３０のブロック構成は、上記機械構成部分に加えて、交流電圧発生器４１と、第１可変抵抗４２と、第１増幅器４３と、第１検波器４４と、第１フィルタ４５と、第１インピーダンス変化分算出部４６と、第２可変抵抗４７と、第２増幅器４８と、第２検波器４９と、第２フィルタ５０と、第２インピーダンス変化分算出部５１と、差分値算出部５２と、変位方向判定部５３とから構成される。
【００４５】
交流電圧発生器４１は、交流電圧を発生する装置である。この交流電圧発生器４１は、発振回路を備えている。この交流電圧発生器４１の出力側には、第１電極３３及び第３電極３５が接続されている。つまり、第１粘弾性部材３１には、第１電極３３側から交流電圧が印加される。また、第２粘弾性部材３２には、第３電極３５側から交流電圧が印加される。
【００４６】
そして、第１粘弾性部材３１の出力側に配置されている第２電極３４は、第１可変抵抗４２の一端側に接続されている。この第１可変抵抗４２の他端側は、負の所定電圧（−Ｖｅ［Ｖ］）とされている。この第１可変抵抗４２は、第２電極３４の電圧が負の所定電圧により頭打ちされないようにするためのものである。つまり、第２電極３４の電圧は、負の所定電圧よりも大きな電圧となるようにされている。
【００４７】
第１増幅器４３は、第２電極３４に接続されている。すなわち、第１増幅器４３は、第２電極３４の電圧を増幅している。第１検波器４４は、第１増幅器４３の出力電圧を入力している。そして、第１検波器４４は、第１増幅器４３の出力電圧の正の電圧のみを抽出する。
【００４８】
第１フィルタ４５は、第１検波器４４の出力電圧を入力する。そして、第１フィルタ４５は、第１検波器４４の出力電圧に対してフィルタリング処理を施す。例えば、移動部材２０を所定量だけ変位させた状態で固定した場合には、このフィルタリング処理が施された出力電圧は、一定値となる。
【００４９】
第１インピーダンス変化分算出部４６は、予め、移動部材２０が基準位置に位置している場合における第１インピーダンスＺ１（以下、「基準第１インピーダンス」という）を記憶しておく。そして、第１インピーダンス変化分算出部４６は、第１フィルタ４５の出力電圧を入力する。そして、第１インピーダンス変化分算出部４６は、第１フィルタ４５の出力電圧から基準第１インピーダンスを差し引いた第１電圧Ｖ１を算出する。この第１電圧Ｖ１は、移動部材２０の基準位置からの変位に伴って、第１インピーダンスＺ１が変化した分に相当する電圧である。
【００５０】
そして、第２粘弾性部材３２の出力側に配置されている第４電極３６は、第２可変抵抗４７の一端側に接続されている。この第２可変抵抗４７の他端側は、負の所定電圧（−Ｖｅ［Ｖ］）とされている。この第２可変抵抗４７は、第４電極３６の電圧が負の所定電圧により頭打ちされないようにするためのものである。つまり、第４電極３６の電圧は、負の所定電圧よりも大きな電圧となるようにされている。
【００５１】
第２増幅器４８は、第４電極３６に接続されている。すなわち、第２増幅器４８は、第４電極３６の電圧を増幅している。第２検波器４９は、第２増幅器４８の出力電圧を入力している。そして、第２検波器４９は、第２増幅器４８の出力電圧の正の電圧のみを抽出する。
【００５２】
第２フィルタ５０は、第２検波器４９の出力電圧を入力する。そして、第２フィルタ５０は、第２検波器４９の出力電圧に対してフィルタリング処理を施す。例えば、移動部材２０を所定量だけ変位させた状態で固定した場合には、このフィルタリング処理が施された出力電圧は、一定値となる。
【００５３】
第２インピーダンス変化分算出部５１は、予め、移動部材２０が基準位置に位置している場合における第２インピーダンスＺ２（以下、「基準第２インピーダンス」という）を記憶しておく。ここで、基準第２インピーダンスは、基準第１インピーダンスと同一である。そして、第２インピーダンス変化分算出部５１は、第２フィルタ５０の出力電圧を入力する。そして、第２インピーダンス変化分算出部５１は、第２フィルタ５０の出力電圧から基準第２インピーダンスを差し引いた第２電圧Ｖ２を算出する。この第２電圧Ｖ２は、移動部材２０の基準位置からの変位に伴って、第２インピーダンスＺ２が変化した分に相当する電圧である。
【００５４】
差分値算出部５２は、第１インピーダンス変化分算出部４６により算出された第１電圧Ｖ１と、第２インピーダンス変化分算出部５１により算出された第２電圧Ｖ２とを入力する。そして、差分値算出部５２は、第１電圧Ｖ１から第２電圧Ｖ２を差し引いた差分電圧Ｖ３を算出する。この差分電圧Ｖ３は、第１インピーダンスＺ１から第２インピーダンスＺ２を差し引いた電圧と同一である。
【００５５】
変位方向判定部５３は、差分値算出部５２により算出された差分電圧Ｖ３に基づき、移動部材２０が基準位置から図１の上下方向へ変位したのか、それとも、図１の左右方向へ変位したのかを判定する。
【００５６】
ここで、変位方向判定部５３による判定について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、移動部材２０が図１の上下方向に振動した場合における電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を示す図である。具体的には、図５（ａ）が経過時間ｔに対する第１電圧Ｖ１を示し、図５（ｂ）が経過時間ｔに対する第２電圧Ｖ２を示し、図５（ｃ）が経過時間ｔに対する差分電圧Ｖ３を示す。また、図６は、移動部材２０が図１の左右方向に振動した場合における電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を示す図である。具体的には、図６（ａ）が経過時間ｔに対する第１電圧Ｖ１を示し、図６（ｂ）が経過時間ｔに対する第２電圧Ｖ２を示し、図６（ｃ）が経過時間ｔに対する差分電圧Ｖ３を示す。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、第１電圧Ｖ１は、移動部材２０が上下方向へ変位した直後には第１電圧Ｖ１が大きくなるような正弦波を描くように変化する。図５（ｂ）に示すように、第２電圧Ｖ２は、移動部材２０が上下方向へ変位した直後には第２電圧Ｖ２が小さくなるような正弦波を描くように変化する。つまり、この場合の第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１と略逆位相かつ略同振幅の正弦波となる。従って、図５（ｃ）に示すように、移動部材２０が図１の上下方向へ変位する場合における差分電圧Ｖ３は、第１電圧Ｖ１と略同位相であって、第１電圧Ｖ１に対して振幅が約２倍となる正弦波を描くように変化する。
【００５８】
一方、図６（ａ）に示すように、第１電圧Ｖ１は、移動部材２０が左右方向へ変位した直後には第１電圧Ｖ１が大きくなるような正弦波を描くように変化する。図６（ｂ）に示すように、第２電圧Ｖ２は、移動部材２０が上下方向へ変位した直後には第２電圧Ｖ２が大きくなるような正弦波を描くように変化する。つまり、この場合の第２電圧Ｖ２は、第１電圧Ｖ１と略同位相かつ略同振幅の正弦波となる。従って、図６（ｃ）に示すように、移動部材２０が図１の左右方向へ変位する場合における差分電圧Ｖ３は、ほとんど零となる。ここで、差分電圧Ｖ３にノイズが含まれる場合には、そのノイズ分が出力されることになる。ただし、このノイズによる振幅は、移動部材２０が図１の上下方向へ変位する場合における差分電圧Ｖ３の振幅に比べると、非常に小さい。
【００５９】
このように、差分電圧Ｖ３は、移動部材２０が図１の上下方向へ変位する場合と、図１の左右方向へ変位する場合とで、全く異なる挙動を示す。つまり、変位方向判定部５３は、差分電圧Ｖ３の振幅が大きい場合には、移動部材２０が図１の上下方向へ変位したと判定する。一方、差分電圧Ｖ３の振幅がほとんど零の場合、若しくは、ノイズ程度の振幅の場合には、変位方向判定部５３は、移動部材２０が図１の左右方向へ変位したと判定する。
【００６０】
以上より、本実施形態の変位方向検出部３０によれば、確実に、移動部材２０が直交２軸方向の何れの方向へ変位したのかを判断することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態における第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２は、導電性を有するものとしてもよい。この場合、第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２は、例えばゴム又はシリコン中に金属粉末等の導電性粒子が分散されたものなどとする。これにより、第１インピーダンスＺ１及び第２インピーダンスＺ２は、それぞれ抵抗成分のみを用いることができる。このように、抵抗成分のみを用いる場合には、上述した交流電圧発生器４１は、単なる直流電圧を発生するものに置換することができる。従って、交流電圧発生器４１に含まれる発振回路などが不要となり、さらには、第１、第２検波器４４、４９も不要となる。その結果、回路構成が非常に容易となり、安価となる。
【００６２】
また、上記実施形態においては、第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２とが、図１の上下方向に１個ずつ対向配置するようにした。これに対して、第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２をそれぞれ複数配置するようにしてもよい。例えば、第１粘弾性部材３１及び第２粘弾性部材３２を２個ずつ配置する場合には、一方の第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材との対向方向と、他方の第１粘弾性部材３１と第２粘弾性部材３２との対向方向とが、それぞれ直交する方向となるようにする。この場合、移動部材２０が直交３軸方向の何れの方向へ変位したのかを判断することができる。
【００６３】
また、上記実施形態においては、移動部材２０の変位方向を判断した。これに加えて、移動部材２０の図１の上下方向の変位量を検出するようにしてもよい。図５（ｃ）に示すように、移動部材２０が図１の上下方向へ振動した場合には、差分電圧Ｖ３は、大きな振幅の正弦波となる。この差分電圧Ｖ３の振幅は、移動部材２０の基準位置から図１の上下方向への変位量に対応する。そこで、変位方向判定部５３は、移動部材２０が基準位置から図１の上下方向へ変位したと判定した場合に、さらに差分電圧Ｖ３の振幅を用いて移動部材２０の基準位置からの変位量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】変位方向検出装置３０の機械構成部分を示す図である。
【図２】変位方向検出装置３０の機械構成部分の動作を示す図である。
【図３】変位方向検出装置３０の機械構成部分の動作を示す図である。
【図４】変位方向検出装置３０の回路構成を含むブロック構成を示す図である。
【図５】移動部材２０が図１の上下方向に振動した場合における電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を示す図である。
【図６】移動部材２０が図１の左右方向に振動した場合における電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１：上側固定部材（本発明における第１部材）、
１２：下側固定部材（本発明における第１部材）、
２０：移動部材（本発明における第２部材）、
３０：変位方向検出装置、  ３１：第１粘弾性部材、  ３２：第２粘弾性部材、
３３：第１電極、  ３４：第２電極、  ３５：第３電極、  ３６：第４電極
【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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