JP2007078401A - 直線位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトに構成できて、被検出体の直線移動位置または距離を高精度に検出でき、組立性が良く環境変化にも強い直線位置検出装置を提供する。
【解決手段】 被検出体３の直線運動を回転体４の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構２と、前記回転体４の回転角度を検出する回転角度検出手段５と、この回転角度検出手段５の検出値から被検出体３の直線移動の位置または距離を検出する直線位置換算手段６を設ける。回転角度検出手段５は、磁気発生手段１１と、磁気アレイセンサ１２と、角度算出手段１３とを備える。磁気発生手段１１は、前記回転体４またはこの回転体４と共に回転する部材である回転側部材に配置されて回転中心回りの円周方向異方性を有する。磁気アレイセンサ１２は、磁気発生手段１１の回転中心の軸方向に対向して非回転側部材に配置されて前記磁気発生手段１１の磁気を検出する。角度算出手段１３は、磁気アレイセンサ１２の出力から磁気発生手段１１の回転角度を算出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、各種機器における直線運動する移動体の位置または移動距離を検出する直線位置検出装置に関する。

直線移動する移動体を備えた各種の機器、例えば、自動車のシートスライド装置、ピストン、直動アクチュエータ等の機器において、その移動体の位置や移動距離の検出が必要な場合がある。

直線運動の位置検出装置としては、直線位置をそのまま計測するものと、回転運動に変換して検出するものとがある。
直線移動をそののまま検出するものとしては、磁気スケールを磁気センサで検出するマグネスケールや、インダクトシン等がある。また、自動車のシートスライド装置におけるシートの前後位置や、スライドドアの開度検出を行うものとして、移動体と一体の可動レールの位置を磁気センサで検出する簡易な構成のものも提案されている（例えば特許文献１）。

移動体の直線運動を回転運動に変換して検出するものにおいて、回転角度の検出手段としては、ポテンショメータや、磁気エンコーダ、光学式エンコーダ等が用いられる。

なお、回転角度を検出する装置としては、小型の機器に組み込みが可能で、かつ高精度な角度検出が可能な回転角度検出装置として、磁気発生手段と磁気ラインセンサとを組み合わせたものが提案されている（特許文献２）。これには、小型モータの回転制御のための回転検出や、事務機器の位置検出のための回転検出に用いられることが開示されている。また、軸受と回転検出手段とを一体化した回転角度検出装置付き軸受とすることが開示れている。
特開２００４−２０３１５０号公報 特開２００４−３７１３３号公報

従来の直線位置を検出するマグネスケールやインダクトシン等は、高精度な測定機器であって、高価であるうえ、設置にスペースを要するため、簡易に直線位置を検出するには向かない。
特許文献１に示されるような可動レールを磁気センサで検出するものは、精度良く検出することができず、またギャップ管理が必要で好ましくない。
移動体の直線移動を回転運動に変換するものでは、用途に応じて種々の回転角度検出装置を選択できるが、ポテンショメータを使用する場合、接触式のため、摩耗の問題から耐久性が課題となる。
磁気エンコーダによるパルス出力方式では、絶対位置が検出できない。
光学式のものは、高精度な検出が可能であるが、埃などの環境に弱い。

特許文献２に示される磁気ラインセンサ式の回転角度検出装置は、種々の優れた機能を有するが、適用例として、小型モータの回転制御のための回転検出や、事務機器の位置検出のための回転検出が開示されているのみで、直線位置の検出への適用例は開示されていない。

この発明の目的は、小型・簡易な構造で、直線移動の位置または距離の検出が精度良く行え、環境変化にも影響を受け難く、また絶対位置検出も可能な直線位置検出装置を提供することである。

この発明の直線位置検出装置は、被検出体の直線運動を回転体の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出手段と、この回転角度検出手段の検出値から被検出体の直線移動の位置または距離を検出する直線位置換算手段を備え、前記回転角度検出手段が、前記回転体またはこの回転体と共に回転する部材である回転側部材に配置されて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段と、この磁気発生手段の回転中心の軸方向に対向して非回転側部材に配置されて前記磁気発生手段の磁気を検出する磁気アレイセンサと、この磁気アレイセンサの出力から磁気発生手段の回転角度を算出する角度算出手段とを備えたものであることを特徴とする。磁気アレイセンサは、磁気ラインセンサであっても良い。

この構成の直線位置検出装置によると、直線運動・回転変換機構と、回転角度検出手段と、直線位置換算手段を備えるため、直線位置の検出に比べて簡易な構成の回転角度検出手段で検出が行える。
この場合に、回転角度検出手段として、磁気アレイセンサと磁気発生手段の組み合わせによるものを用いるため、磁界の分布測定により回転角度を検出できて、磁界の強さで検出するものと異なり、小型・高分解能となり、絶対角度検出が可能な回転角度検出手段となる。また、磁界分布測定に基づく原理を利用するものであるため、永久磁石の温度特性やギャップ設定の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られて、安定した検出が可能である。そのため、組立性にも優れ、外部に補正回路の必要もない。装置構成も、磁気発生手段、磁気アレイセンサ、角度算出手段となる回路基板等からなるため、構成が単純で部品点数も少なくなる。
これらのため、上記磁気アレイセンサを用いた回転角度検出手段と上記直線運動・回転変換機構と組み合わせることで、小型・簡易な構造で、直線移動の位置または距離の検出が精度良く行え、環境変化にも影響を受け難く、また絶対位置検出も可能な直線位置検出装置となる。

前記磁気アレイセンサは磁気ラインセンサであっても良い。例えば、磁気ラインセンサを矩形の各辺に配置したものであっても良い。
磁気ラインセンサを用いると、角度算出手段は、磁気ラインセンサのセンサ素子の並びにおける磁界分布のゼロクロスを検出して回転角度を算出するものとできる。すなわち、Ｎ極とＳ極間で変化するゼロ位置を検出して回転角度を検出できる。角度算出手段を、磁界分布のＮ極とＳ極のゼロクロス位置から回転角度を算出するものとすることにより、検出される角度位置の精度を向上させることができる。
磁界分布のゼロ位置を検出して角度を算出する方式であると、磁界の強さには鈍感で、磁石の回転中心のずれにも強く、磁石の温度特性や磁石とのギャップ設定の影響を受けずに、より安定した角度検出が可能である。

この発明において、同じ被検出体の直線運動を回転体の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構を複数設け、これら複数の直線運動・回転変換機構は互いに伝達比の異なるものとし、各回転体の回転角度をそれぞれ検出する複数の回転角度検出手段を設け、前記直線位置換算手段は、各回転角度検出手段の検出した回転角度から被検出体の直線移動の位置または距離を検出するものとしても良い。
この構成の場合、前記複数の回転角度検出手段によって、多回転の絶対角度の検出が可能であり、比較的長い距離の移動位置を絶対位置として検出することができる。

この発明において、回転体と共に回転する回転軸、およびこの回転軸を支持する軸受を有し、この軸受が、前記磁気発生手段および磁気アレイセンサを有する角度検出部が設けられた回転検出装置付軸受であっても良い。
このように軸受に角度検出部を一体化することで、取付調整を不要化または簡略化できて、組立作業をごく簡単にすることができ、よりコンパクトで簡易な構成も可能となる。また、堅牢化を実現できる。

この発明の直線位置検出装置は、被検出体の直線運動を回転体の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出手段と、この回転角度検出手段の検出値から被検出体の直線移動の位置または距離を検出する直線位置換算手段を備え、前記回転角度検出手段が、前記回転体またはこの回転体と共に回転する部材である回転側部材に配置されて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段と、この磁気発生手段の回転中心の軸方向に対向して非回転側部材に配置されて前記磁気発生手段の磁気を検出する磁気アレイセンサと、この磁気アレイセンサの出力から磁気発生手段の回転角度を算出する角度算出手段とを備えたものとしたため、小型・簡易な構造で、直線移動の位置または距離の検出が精度良く行え、環境変化にも影響を受け難く、また絶対位置検出も可能な、省スペース型の直線位置検出装置とすることができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、この実施形態の直線位置検出装置の基本構成を示す側面図および断面図である。この直線位置検出装置１は、被検出体である直線移動体３の直線運動を回転体４の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構２と、前記回転体４の回転角度を検出する回転角度検出手段５と、この回転角度検出手段５の検出値から直線移動体３の直線移動の位置または距離を検出する直線位置換算手段６とを備える。
回転体４は、直線移動体３の側部に回転自在に設けられたローラからなり、例えば直線移動体３の前後左右の４か所に配置される。これらの回転体４を介して、平坦な床面等の直線ガイド７上に載置されることにより、直線移動体３は直線ガイド７上を転がって直線移動可能である。回転体４は、その回転軸８を、軸受９を介して直線移動体３の側部の軸受ハウジング部１０に支持することにより、直線移動体３に回転自在に支持される。
直線運動・回転変換機構２は、この回転体４を直線移動体３に回転自在に支持して直線ガイド７上に転がり自在に設置した構成からなる。

図２は、回転角度検出手段５の概念構成を示す斜視図である。この回転角度検出手段５は、磁気発生手段１１と、磁気アレイセンサ１２と、角度算出手段１３とを備える。磁気発生手段１１は、図１（Ｂ）の直線運動・回転変換機構２における回転側部材である回転体４の回転軸８の軸端に設けられ、回転軸８の回転中心Ｏ回りを相対回転する。直線運動・回転変換機構２における非回転側部材である直線移動体３には、磁気発生手段１１の回転中心Ｏの軸方向に対向する位置に、磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３の集積された半導体チップからなる角度検出部１４が設けられている。

磁気発生手段１１は磁気を発生する部材であり、永久磁石の単体、あるいは永久磁石と磁性材の複合体からなり、回転中心Ｏ回りの方向性を有する。ここでは、磁気発生手段１１は、１つの永久磁石１５を２つの磁性体ヨーク１６，１６で挟んで一体化して概形が二叉のフォーク状とされ、一方の磁性体ヨーク１６の一端がＮ磁極、他方の磁性体ヨーク１６の一端がＳ磁極となる。

磁気アレイセンサ１２は磁気発生手段１１の磁気を検出するセンサであって、図３のように仮想の矩形の４辺における各辺に沿って配置された磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄからなる。前記矩形の中心は、回転軸８の回転中心Ｏに一致する。各辺の磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄは、磁気センサ素子１２ａを１列または複列に並べたものである。
各磁気センサ素子１２ａは、例えば、磁気トランジスタ素子またはホール素子等からなる。磁気アレイセンサ１２における各磁気センサ素子１２ａの出力は、増幅されてＡ／Ｄ変換回路によってデジタル化される。

なお、磁気アレイセンサ１２としては、上記のような複数の磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄを矩形に配置したものとする代わりに、例えば、図６に示すように複数の磁気センサ素子１２ａを矩形範囲内に縦横に複数列のマトリックス状に配列したものであっても良い。この場合、回転体４の回転角度に応じて磁気発生手段１１の磁気分布が回転変化するのに伴い、磁界が検出される磁気センサ素子１２ａの領域が回転変化する。

角度算出手段１３は集積回路からなり、半導体チップ上に、磁気アレイセンサ１２と共に集積されている。各磁気センサ素子１２ａの出力から、角度算出手段１３が回転角度を算出することにより、角度信号を出力することができる。
ここでは、図１（Ｂ）のように直線位置換算手段６が回転角度検出手段５とは別に設けられるが、例えば半導体チップからなる角度検出部１４に、角度算出手段１３と共に集積しても良い。

図４および図５は、角度算出手段１３での計算処理の一例を示す原理説明図である。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、磁気発生手段１１が回転している時の磁気アレイセンサ１２の各磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄによる出力波形を示し、それらの横軸は各磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄにおけるセンサ素子１２ａを、縦軸は検出磁界の強度（上側のＮ極、下側がＳ極）をそれぞれ示す。
いま、図５に示す位置Ｘ１とＸ２に磁気アレイセンサ１２の検出磁界のＮ磁極とＳ磁極の境界であるゼロクロス位置があるとする。この状態で、磁気アレイセンサ１２の各磁気ラインセンサ１２Ａ〜１２Ｄの出力が、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す信号波形となる。したがって、ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２は、磁気ラインセンサ１２Ａ，１２Ｃの出力から直線近似することで算出できる。
角度計算は、次式で行うことができる。
θ＝ｔａｎ^-1（２Ｌ／ｂ）
ここで、θは、磁気発生手段１１の回転角度を絶対角度（アブソリュート値）で示した値である。２Ｌは、矩形に並べられる各磁気アレイセンサ１２の１辺の長さである。ｂはゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２間の横方向長さである。
ゼロクロス位置Ｘ１，Ｘ２が磁気ラインセンサ１２Ｂ，１２Ｄにある場合には、それらの出力から得られるゼロクロス位置データにより、上記と同様にして回転角度θが算出される。

この構成の直線位置検出装置１によると、被検出体である直線移動体３が直線ガイド７上を直線移動すると、その直線運動が直線運動・回転変換機構２により回転体４の回転運動に変換される。このとき、回転角度検出手段５では、回転体４の回転に伴いその回転中心Ｏ回りに変化する磁気発生手段１１の磁界分布の変化を磁気アレイセンサ１２が検出し、その出力から角度算出手段１３が回転体４の回転角度を絶対角度として算出する。さらに、直線位置換算手段６は、回転体４の直径×回転角度という演算を行うことにより、角度算出手段１３から算出された回転角度を直線移動体３の移動位置または移動距離に換算して出力する。取付けられる回転体４３の大きさに応じて、直線位置換算手段６での換算係数を変更できるように処理回路を構成すれば、共通の回転角度検出手段５を用いて様々なサイズの直線位置検出装置１に、同じ直線位置換算手段６を適用することができる。

この直線位置検出装置１では、直線運動・回転変換機構２と、磁気アレイセンサ１２を用いた回転角度検出手段５を組み合わせて回転体４の回転角度を検出し、その回転角度を直線位置換算手段６で直線移動体３の移動位置または移動距離に換算するようにしているので、部品点数も少なく外部の補正回路も不要で、省スペースかつ簡単な構成により被検出体である直線移動体３の移動位置または移動距離を高分解能に検出できる。

特に、回転角度検出手段５は、半導体に集積された磁気アレイセンサ１２と角度算出手段１３によって角度検出処理が実現されているため、単体で絶対角度を精度良く検出することができる。従来の方式であるリニア出力のホールセンサを使用した磁界そのものを用いて検出する方式では、磁石の温度特性やセンサの非線形性による影響が大きいため、複雑な補正処理が必要となる。しかし、この実施形態で用いる回転角度検出手段５は、磁界の分布から角度を検出するため、これらの影響を受けず、補正処理の必要がない。
よって、回転角度検出手段５の構成は単純となり、部品点数も少なく、コンパクトな構成で高分解能の角度検出処理が実現できる。つまり、磁気発生手段１１、磁気アレイセンサ１２、角度算出手段１３の回路基板、などの簡単な構成で済み、回転角度検出手段５を小型化できる。また検出処理方式が非接触式であるため、摩耗の問題もない。

回転角度検出手段５は、磁界分布測定に基づく原理を利用した非接触式のものであるたは、磁界強度の絶対値（強さ）に鈍感で、磁気発生手段１１の構成部材である永久磁石１５（図２）の回転中心のずれにも強く、永久磁石１５の温度特性やギャップ設定（１ｍｍ以内で使用する）の影響も受けず、環境変化に強いという特性が得られ、安定した検出が可能である。特にこの実施形態では磁界分布のゼロ点を検出して角度を算出する方式であるため、より一層、回転中心のずれやギャップの影響を受けずに安定した検出が可能である。これにより、取付け調整の精度も不要となり、組み付け作業を簡便化できる。

図７は、上記直線位置検出装置１を自動車のシートスライド装置として用いた例を示す斜視図である。ここでは、図１における直線移動体３がシート１７の両側下部に設けられた可動レール１８に、直線ガイド７が固定レール１９に置き換えられ、図８のように可動レール１８に回転自在に設けられた回転体（ローラ）４が固定レール１９に転接する。

図９は、この発明の他の実施形態の基本構成を示す側面図である。この直線位置検出装置１Ａは、直線運動・回転変換機構２における直線移動体３をラックとし、回転体４をラックに噛み合う歯車としたものであり、ラックからなる直線移動体３の直線運動が歯車からなる回転体４の回転運動に変換される。回転体４の回転軸８は、例えば軸受を介して固定側部材（いずれも図示せず）に回転自在に支持される。回転体４の回転角度を検出する回転角度検出手段５は、第１の実施形態の場合と同様に設置される。すなわち、磁気発生手段１１（図２）が前記回転軸８の軸端に設けられ、この磁気発生手段１１に対して軸方向に対向する固定部材側に磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３を有する角度検出部１４（図２）が設けられる。

図１０は、この発明のさらに他の実施形態の基本構成を示す側面図である。この直線位置検出装置１Ｂは、図１に示す第１の実施形態において、直線移動体３に回転自在に支持させる回転体として、径の異なる２つの回転体４Ａ，４Ｂを設けることで、互いに伝達係数の異なる２つの直線運動・回転変換機構２Ａ，２Ｂを構成したものであり、各回転体４Ａ，４Ｂ毎に個別に回転角度検出手段５Ａ，５Ｂが設けられる。各回転角度検出手段５Ａ，５Ｂの設置構成、およびその他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。

この場合、回転体４Ａの径を１とし回転体４Ｂの径をｍとしたとき、回転体４Ａが１／|（１−ｍ）|回転する毎に、回転体４Ａ側の回転角度検出手段５Ａの検出角度と回転体４Ｂ側の回転角度検出手段５Ｂの検出角度とが一致し、その途中での両回転角度検出手段５Ａ，５Ｂの検出角度差は直線移動体３の移動量に比例する。したがって、回転体４Ａの径をＤとすると、上記両回転角度検出手段５Ａ，５Ｂの検出角度が一致する毎に直線移動体３はπＤ／（１−ｍ）だけ移動する。回転角度検出手段５Ａ、５Ｂの検出角度は、絶対角度で得られるため、その間の位置は常に絶対位置として換算することができる。そこで、直線位置換算手段６（図１（Ｂ））では、両検出角度が一致する毎に移動量πＤ／（１−ｍ）を加算すると共に、この加算値に両検出角度が一致してから次に両検出角度が一致するまでの途中の移動量を加算した値を直線移動体３の移動距離として算出する。なお、両検出角度が一致してから次に両検出角度が一致するまでの途中の検出角度差をθとすると、途中の移動量は、πＤ／（１−ｍ）×θ／（２π）となる。すなわち、回転体４Ａの１／|（１−ｍ）|回転にあたる移動距離を絶対値として算出することができる。
このように構成した直線位置検出装置１Ｂでは、基準スケールなどを設置することなく、比較的長い距離の移動位置を絶対位置として検出することができる。

図１１および図１２は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この直線位置検出装置１Ｃは、図１に示す第１の実施形態において、回転体４の回転軸８を支持する軸受９に回転角度検出手段５を組み込んだものである。図１２は、この場合の軸受９の断面図を示す。この軸受９は、内輪２１と外輪２２の転走面間に、保持器２３に保持された転動体２４を介在させた転がり軸受である。転動体２４はボールからなり、この転がり軸受９は深溝玉軸受とされている。また、回転体４の回転軸８が内輪２１に嵌合し、転動体２４を介して外輪２２に支持されている。磁気発生手段１１は回転軸８の軸端に取付けられている。外輪２２には、センサ取付部材２７が取付けられ、このセンサ取付部材２７に、磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３（図２）の集積された半導体チップからなる角度検出部１４が回路基板２５を介して取付けられている。また、このセンサ取付部材２７には、角度検出部１４の信号を外部に取り出すケーブル２６も取付けられている。この場合、直線移動体３の移動に伴って回転体４を回転させることから、回転体４をある程度の力で直線ガイド７に押し付けておく必要があるが、回転の負荷は軸受９の引きずりトルク程度であり、軽い圧力で十分である。

この実施形態では、回転体４の回転軸８を支持する軸受９に回転角度検出手段５を一体化しているので、取付調整を不要とできる。その結果、より一層コンパクトで、組立性・組込性を向上させることができる。

図１３は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この直線位置検出装置１Ｄも、軸受９に回転角度検出手段５を一体化したものであるが、ここでは軸受９の外輪で回転体４が構成されている。すなわち、直線移動体３の側部に回転体４の固定軸２０が固定され、この固定軸２０に軸受９の内輪２１が嵌合されており、内輪２１が固定側部材とされている。外輪からなる回転体４には磁気発生手段取付部材２８が取付けられ、この磁気発生手段取付部材２８に磁気発生手段１１が取付けられている。回転体２１の外周にはゴム材２９が設けられている。内輪２１には、センサ取付部材２７が取付けられ、このセンサ取付部材２７に、磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３（図２）の集積された半導体チップからなる角度検出部１４が、回路基板２５を介して取付けられている。角度検出部８の信号は、上記固定軸２０の内部を通るケーブル２６で外部に取り出される。

図１４は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この直線位置検出装置１Ｅは、図１に示す第１の実施形態の場合と同様に、回転角度検出手段５を軸受に一体化しない構成としたものである。この実施形態では、断面逆Ｕ字状の直線移動体３内に配置された回転体４が、その回転軸８を直線移動体３の両側板部３ａ，３ａに貫通させることで直線移動体３に回転自在に支持されている。これにより、直線移動体３の直線運動を回転体４の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構２が構成される。直線移動体３の一方の側板部３ａから外部に突出する回転軸８の軸端には、回転角度検出手段５の磁気発生手段１１が取付けられている。磁気発生手段１１が配置される直線移動体３の一方の側板部３ａの外側はセンサハウジング３０で覆われており、このセンサハウジング３０の内壁面には、磁気発生手段１１に軸方向に対向して、磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３（図２）を集積した半導体チップからなる角度検出部１４が回路基板２５を介して取付けられている。また、センサハウジング３０には、角度検出部１４の信号を外部に取り出すケーブル２６が設けられている。

この直線位置検出装置１Ｅの場合も、回転角度検出手段５における磁気発生手段１１と磁気アレイセンサ１２とのギャップ変動による影響を受けにくいことから、回転軸８の軸方向位置精度は必要なく、簡易な組立てが可能である。

図１５は、この発明のさらに他の実施形態の基本構成図を示す。この直線位置検出装置１Ｆでは、自動車のシートからなる直線移動体３の座面にワイヤ（フィルムでも良い）３１を連結し、このワイヤ３１の一端を固定端とし、他端を滑車からなる回転体３を介してばね３２により弾性支持することで、直線運動・回転変換機構２を構成している。この直線運動・回転変換機構２では、シートからなる直線移動体３が荷重により矢印方向に下降するとワイヤ３１が固定端側に引かれ、直線移動体３が上昇復帰するとワイヤ３１がばね３２側に引かれるので、直線移動体３の上下移動が滑車からなる回転体３の回転運動に変換される。回転体３には、図１に示す第１の実施形態や、図１３に示す実施形態等と同様の構成で回転角度検出手段５（図２）が組み込まれ、ここでは図示しない直線位置換算手段６（図１）により回転角度検出手段５の検出値が直線移動体３の移動位置または移動距離に換算される。

この直線位置検出装置１Ｆによると、荷重による直線移動体３の上下への直線運動を回転体３の回転運動に変換して、その回転運動を磁界分布測定に基づく原理を利用した回転角度検出手段５で検出して直線移動体３の移動位置または移動距離に変換するので、コンパクトで分解能力の高い検出装置を構成できる。

図１６は、この発明のさらに他の実施形態の基本構成図を示す。この直線位置検出装置１Ｇでは、シートからなる直線移動体３の一端を回転体４を介して固定側部材（図示せず）に回動自在に支持することで、直線運動・回転変換機構２を構成している。また、直線移動体３または回転体４は、直線移動体３が水平姿勢を保つ方向に図示しないばね機構等で付勢されている。

この構成の直線運動・回転変換機構２では、シートからなる直線移動体３が荷重により矢印方向に下降すると回転体３が矢印で示す反時計方向に回動し、直線移動体３が上昇復帰すると回転体３が時計方向に回動するので、直線移動体３の上下移動が回転体３の回転運動に変換される。直線移動体３の動きは厳密には直線運動ではなく回転体４の軸心を中心とする揺動運動であるが、回動範囲が狭いシートの場合は、揺動運動を上下運動に近似することができる。回転体３には、図１に示す第１の実施形態や、図１３に示す実施形態等と同様の構成で回転角度検出手段５（図２）が組み込まれ、ここでは図示しない直線位置換算手段６（図１）により回転角度検出手段５の検出値が直線移動体３の移動位置または移動距離に換算される。

図１７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この直線位置検出装置１Ｈも、自動車のシートの上下変移位置または変移量を検出するものであって、シートからなる直線移動体３の両端部をばね３３で昇降可能に弾性支持すると共に、直線移動体３の下面に筒状の雌ねじ部材３４を垂設し、この雌ねじ部材３４に雄ねじ部材からなる回転体３を螺合させることで、直線運動回転変換機構２を構成している。雄ねじ部材からなる回転体３は軸受９を介して基台３６上の軸受ハウジング３７に回転自在に支持されている。

この構成の直線運動・回転変換機構２では、シートからなる直線移動体３が荷重により矢印方向に下降すると、直線移動体３と一体の雌ねじ部材３４のガイドで雄ねじ部材からなる回転体４が一方向に回転し、直線移動体３が上昇復帰すると回転体４が逆方向に回転するので、シートからなる直線移動体３の上下移動が雄ねじ部材からなる回転体４の回転運動に変換される。回転体４を回転自在に支持する軸受９は、例えば図１１の実施形態と同様に回転角度検出手段５を一体に組み込んだものであって、その内輪２１に回転体４の軸部４ａが嵌合しており、軸部４ａの軸端に回転角度検出手段５の磁気発生手段１１が取付けられている。外輪２２にはセンサ取付部材２７が取付けられ、このセンサ取付部材２７の前記磁気発生手段１１と軸方向に対向する位置に、磁気アレイセンサ１２および角度算出手段１３を集積した半導体チップからなる角度検出部１４（図２）が回路基板２５を介して取付けられている。また、センサ取付部材２７には、角度検出部１４の信号を外部に取り出すケーブル２６が設けられている。このように軸受９に組み込まれた回転角度検出手段５が検出する回転体４の回転角度は、図１に示す第１の実施形態の場合と同様に直線位置換算手段６（図１）で直線移動体３の移動位置または移動距離に換算される。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる直線位置検出装置の基本構成を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。 同直線位置検出装置に組み込まれる回転角度検出手段の概念構成を示す斜視図である。 同回転角度検出手段における半導体チップ上での磁気アレイセンサおよび角度算出手段の配置例を示す平面図である。 磁気アレイセンサの出力例を示す説明図である。 角度算出手段による角度計算原理の説明図である。 磁気アレイセンサの他の例を示す平面図である。 この直線位置検出装置が適用される自動車のシートの斜視図である。 同自動車シートにおけるシートスライド装置の概念構成の側面図である。 この発明の他の実施形態にかかる直線位置検出装置の基本構成を示す側面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置の基本構成を示す側面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置を示す断面図である。 同直線位置検出装置に組み込まれる回転角度検出手段付き軸受の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置の基本構成図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置の基本構成図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる直線位置検出装置を示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｈ…直線位置検出装置
２，２Ａ，２Ｂ…直線運動・回転変換機構
３…直線移動体（被検出体）
４，４Ａ，４Ｂ…回転体
５，５Ａ，５Ｂ…回転角度検出手段
６…直線位置換算手段
８…回転体の回転軸
９…軸受
１１…磁気発生手段
１２…磁気アレイセンサ
１２Ａ〜１２Ｄ…磁気ラインセンサ
１３…角度算出手段
１４…角度検出部

Claims (4)

1. 被検出体の直線運動を回転体の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構と、前記回転体の回転角度を検出する回転角度検出手段と、この回転角度検出手段の検出値から被検出体の直線移動の位置または距離を検出する直線位置換算手段を備え、
   前記回転角度検出手段が、前記回転体またはこの回転体と共に回転する部材である回転側部材に配置されて回転中心回りの円周方向異方性を有する磁気発生手段と、この磁気発生手段の回転中心の軸方向に対向して非回転側部材に配置されて前記磁気発生手段の磁気を検出する磁気アレイセンサと、この磁気アレイセンサの出力から磁気発生手段の回転角度を算出する角度算出手段とを備えたものであることを特徴とする、
   直線位置検出装置。
2. 請求項１において、前記磁気アレイセンサは、磁気ラインセンサである直線位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２において、同じ被検出体の直線運動を回転体の回転運動に変換する直線運動・回転変換機構を複数設け、これら複数の直線運動・回転変換機構は互いに伝達比の異なるものとし、各回転体の回転角度をそれぞれ検出する複数の回転角度検出手段を設け、前記直線位置換算手段は、各回転角度検出手段の検出した回転角度から被検出体の直線移動の位置または距離を検出するものとした直線位置検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、回転体と共に回転する回転軸、およびこの回転軸を支持する軸受を有し、この軸受が、前記磁気発生手段および磁気アレイセンサを有する角度検出部が設けられた回転検出装置付軸受である直線位置検出装置。

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