JP2019007878A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検出体の位置変化を再現性よくかつ簡便に検出可能な位置検出装置を提供する。
【解決手段】 ベースに対する被検出体の相対位置の変化を検出可能な位置検出装置１は、ベースに対して相対移動不能なベース部材１８、押し当て部材１９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。押し当て部材１９は、被検出体のベースに対する相対移動に追従して変形可能に設けられる。弾性部材１７は、ベース部材１８と押し当て部材１９との間に設けられ、押し当て部材１９の変形に応じて伸縮可能な材料から形成されている。弾性部材１７は、押し当て部材１９の変形に応じて収縮すると発熱し、伸長すると吸熱する。熱流束センサ１０は、弾性部材１７の熱が伝わるよう設けられている。熱流束センサ１０は、弾性部材１７の内部と外部との間の熱の流れである熱流束を検出可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、位置検出装置に関する。

従来、基準に対する部材の位置変化を検出可能な位置検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、変位センサ、変位センサの両端に固定される二つの固定部材、及び、固定部材に連結される二つのベースを備え、一定距離離れた二つの位置の相対位置の変化を検出可能な歪みクラック計測装置が記載されている。

特開２００９−２２９１８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の歪みクラック計測装置では、二つのベースを一定距離離した状態で被検出体に固定するため、二つのベースが固定されるそれぞれの部位の位置関係によっては、検出される歪みクラックの大きさが変化するおそれがある。このため、例えば、歪みクラック計測装置の取り付け場所を検討するために被検出体に複数回取り付ける場合など、被検出体に取り付けるごとに出力特性が変化するため、再現性があるデータを得ることができない。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、被検出体の位置変化を再現性よくかつ簡便に検出可能な位置検出装置を提供することにある。

本発明は、被検出体（９２，９５）の基準（９０）に対する相対位置の変化を検出可能な位置検出装置であって、基部（１８）、追従部（１９，２９，３４，３９，４８，４９，５７，５８，５９，６７，６８，６９，７９）、伸縮可能部材（１７）、及び、熱流束検出部（１０）を備える。
基部は、基準に対して相対移動不能である。
追従部は、被検出体の基準に対する相対移動に追従して変形可能または移動可能に設けられる。
伸縮可能部材は、基部と追従部との間に設けられ、追従部の変形または移動に応じて伸縮可能な材料から形成され、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する。
熱流束検出部は、伸縮可能部材の熱が伝わるよう設けられ、伸縮可能部材の内部と外部との間の熱の流れである熱流束を検出可能である。

本発明の位置検出装置では、基部に対する追従部の変形または移動に応じて伸縮可能部材が発熱または吸熱すると、伸縮可能部材の内部と外部との間の熱の流れである熱流束が発生する。この熱流束は、伸縮可能部材の圧縮または伸長の度合い、すなわち、被検出体の位置変化によって伸縮可能部材に作用する作用力の大きさ及び方向と一定の関係がある。本発明の位置検出装置では、この熱流束の大きさを熱流束検出部によって検出することができる。これにより、本発明の位置検出装置は、当該熱流束の変化によって基準に対する被検出体の相対位置の変化量及び変化の方向を簡便に検出することができる。
また、本発明の位置検出装置は、基部、追従部、伸縮可能部材、及び、熱流束検出部が一つのユニットとして構成されている。これにより、伸縮可能部材及び熱流束検出部の位置は当該ユニット内において一定であるため、基部を基準に対して相対移動不能に固定するとともに、追従部を被検出体の基準に対する相対移動に追従して変形可能なよう設けることによって、基部に対する追従部の変形を再現性よく検出することができる。
このように、本発明の位置検出装置は、伸縮によって外部との間における熱流束を発生させる伸縮可能部材と当該熱流束の大きさを検出可能な熱流束検出部とを基部及び追従部と一体にユニット化することによって、基準に対する被検出体の位置変化を再現性よくかつ簡便に検出することができる。

第一実施形態による位置検出装置の模式図である。 図１のＩＩ矢視図である。 第一実施形態による位置検出装置が備える熱流束センサの断面図である。 図３のＩＶ矢視図である。 第一実施形態による位置検出装置の作用を示す模式図である。 図５のＶＩ部拡大図である。 第二実施形態による位置検出装置の模式図である。 図７のＶＩＩＩ矢視図である。 第三実施形態による位置検出装置の模式図である。 第四実施形態による位置検出装置の模式図である。 第五実施形態による位置検出装置の模式図である。 第六実施形態による位置検出装置の模式図である。 第七実施形態による位置検出装置の模式図である。 図１３のＸＩＶ矢視図である。 その他の実施形態による位置検出装置の模式図である。

以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第一実施形態）
第一実施形態による位置検出装置を図１〜６に基づいて説明する。第一実施形態による位置検出装置１は、「基部」としてのベース部材１８、「追従部」としての押し当て部材１９、「伸縮可能部材」としての弾性部材１７、及び、「熱流束検出部」としての熱流束センサ１０を備える。なお、図１、６では、図５に示す位置検出システム９に位置検出装置１に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

ベース部材１８は、導電性を有する材料から略直方体状に形成されている部材である。ベース部材１８は、収容部１８１、及び、支持部１８２を有する。
収容部１８１は、ベース部材１８の一端側に設けられている板状の部位である。収容部１８１は、天側に後述する熱流束センサ１０が設けられる「収容空間を形成する基部の端面」としての収容面１８３を有する。収容面１８３の面積は、熱流束センサ１０の面積に比べ大きい。収容部１８１は、地側に後述する支持台９１のステージ部９１４に当接している端面１８４を有する。

支持部１８２は、ベース部材１８の他端側であって、収容部１８１の収容面１８３と端面１８４とを接続する面１８５に設けられている。支持部１８２は、二つの「固定部材」としてのボルト９８を挿入可能な貫通孔１８６、及び、二つの「締結部材」としてのボルト９９を挿入可能な貫通孔１８７を有する。貫通孔１８６に挿入されるボルト９８は、ベース部材１８のステージ部９１４への固定に利用される。これにより、ベース部材１８は、ステージ部９１４に対して相対移動不能となる。貫通孔１８７に挿入されるボルト９９は、ベース部材１８と押し当て部材１９との固定に利用される。
支持部１８２の天地方向の厚みは、収容部１８１の天地方向の厚みに比べ厚い。支持部１８２の地側の端面１８８は、収容部１８１の端面１８４と同一平面となるよう形成されている。これにより、ベース部材１８は、収容部１８１の天側が支持部１８２に比べて凹むよう形成されている。支持部１８２の天側の端面１８９は、押し当て部材１９に当接している。
支持部１８２の端面１８９には、支持部１８２の収容部１８１側から収容部１８１とは反対側とを連通可能な「配線空間」としての溝１８０が形成されている。

押し当て部材１９は、導電性を有する弾性変形可能な材料から平板状に形成されている部材である。押し当て部材１９は、「被検出体」としての載置台９２に押し当てられ、載置台９２の移動に追従してベース部材１８に対して変形可能に設けられる。押し当て部材１９は、例えば、接着剤によって、弾性部材１７と接着されている。
押し当て部材１９の一方の端部の端面１９２は、ベース部材１８の端面１８９に当接するよう形成されている。押し当て部材１９は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔１９１を有する。押し当て部材１９は、貫通孔１９１，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。

押し当て部材１９の他方の端部は、ベース部材１８の収容面１８３と対向する位置にある「収容空間を形成する追従部の端面」としての収容面１９３を有する。これにより、ベース部材１８の収容面１８３と押し当て部材１９の収容面１９３との間に、弾性部材１７及び熱流束センサ１０を収容可能な収容空間１６０が形成される。収容空間１６０は、溝１８０と連通している。

弾性部材１７は、例えば、バイトンゴムから形成されている略平板状の部材である。弾性部材１７は、収容空間１６０に設けられている。弾性部材１７は、一方の面１７１が押し当て部材１９の収容面１９３に接着されている。弾性部材１７は、押し当て部材１９の変形に応じて収縮すると発熱し、伸長すると吸熱する。

熱流束センサ１０は、弾性部材１７とベース部材１８との間に設けられている。熱流束センサ１０は、弾性部材１７及びベース部材１８と、例えば、接着剤によって接着されている。熱流束センサ１０は、可撓性を有する部材であって、弾性部材１７の伸縮に応じて変形可能である。熱流束センサ１０には弾性部材１７の内部と外部との間の熱の流れである熱流束が通る。熱流束センサ１０は、自身を横切る熱流束を検出可能なセンサである。熱流束センサ１０は、検出した熱流束を、例えば、電圧信号として出力する。

熱流束センサ１０は、図３に示すように、絶縁基材１１、裏面保護部材１２、表面保護部材１３、第一層間接続部材１４、及び、第二層間接続部材１５を有する。なお、図３は、熱流束センサ１０の構成を分かりやすくするため、実際の形状に比べて裏面保護部材１２から表面保護部材１３に向かう方向を拡大している。

絶縁基材１１は、熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。絶縁基材１１は、厚さ方向に貫通する複数のビアホール１１１を有する。ビアホール１１１には、第一層間接続部材１４または第二層間接続部材１５が設けられている。第一層間接続部材１４が設けられているビアホール１１１の隣には第二層間接続部材１５が設けられるビアホール１１１が設けられている。すなわち、絶縁基材１１には、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とが離間して互い違いになるように配置されている。

裏面保護部材１２は、大きさが絶縁基材１１の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。裏面保護部材１２は、絶縁基材１１の裏面１１２に設けられている。絶縁基材１１の裏面１１２と裏面保護部材１２の絶縁基材１１側の面１２１との間には、銅箔などがパターニングされた複数の裏面パターン１１４が設けられている。裏面パターン１１４は、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とを電気的に接続している。

表面保護部材１３は、大きさが絶縁基材１１の大きさと同じ熱可塑性樹脂からなるフィルムから形成されている。表面保護部材１３は、絶縁基材１１の表面１１３に設けられている。絶縁基材１１の表面１１３と表面保護部材１３の絶縁基材１１側の面１３１との間には、銅箔などがパターニングされた複数の表面パターン１１５が形成されている。表面パターン１１５は、第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とを電気的に接続している。

複数の第一層間接続部材１４と複数の第二層間接続部材１５とは、ゼーベック効果を発揮するよう互いに異なる金属で構成されている。例えば、第一層間接続部材１４は、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。また、第二層間接続部材１５は、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の所定の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物から形成されている。第一層間接続部材１４と第二層間接続部材１５とは、裏面パターン１１４及び表面パターン１１５によって交互に直列されている。

図３，４に示すように、複数の第一層間接続部材１４のうち一つの第一層間接続部材１４０は、端子１４１と電気的に接続している。また、複数の第二層間接続部材１５のうち一つの第二層間接続部材１５０は、端子１５１と電気的に接続している。端子１４１、１５１は、図４に示すように、一つの熱流束センサ１０内で裏面パターン１１４、第一層間接続部材１４、表面パターン１１５、及び、第二層間接続部材１５が蛇行するよう接続されている両端に位置している（図４の二点鎖線Ｌ４参照）。端子１４１、１５１は、表面保護部材１３が有する開口１３２を介して外部に露出している。

端子１４１は、接続バンプ１４２を介して「電気配線」としての出力線１４３と電気的に接続している。また、端子１５１は、接続バンプ１５２を介して「電気配線」としての出力線１５３と電気的に接続している。出力線１４３と出力線１５３とは、一つのケーブル１００として束ねられている。ケーブル１００は、図１，２に示すように、溝１８０に収容されている。ケーブル１００は、いわゆる、同軸ケーブルの形態をなしており、熱流束センサ１０のアース線１０１が網組銅線として、出力線１４３，１５３の周囲に配置されている。このとき、アース線１０１は、溝１８０においてベース部材１８と押し当て部材１９とに挟まれるよう設けられている。

熱流束センサ１０では、熱流束センサ１０の厚さ方向（図３の裏面保護部材１２から表面保護部材１３に向かう方向）に流れる熱量の大きさが変化すると、交互に直列接続された第一層間接続部材１４及び第二層間接続部材１５において発生する起電圧が変化する。熱流束センサ１０では、この電圧を出力線１４３、１５３を介して検出信号として外部に出力する。この検出信号に基づいて熱流束センサ１０を通る熱流束の大きさが算出される。

弾性部材１７及び熱流束センサ１０は、収容空間１６０において、封止部１６によって封止されている。これにより、外部からの不意の外力によって弾性部材１７や熱流束センサ１０が破損することを防止可能である。

次に、第一実施形態による位置検出装置１の作用を図５，６に基づいて説明する。
図５には、検出対象である被検出体９５を位置検出システム９にセットした状態を示す模式図である。位置検出システム９は、「基準」としてのベース９０、支持台９１、載置台９２、位置検出装置１などを有する。ここでは、被検出体９５は、例えば、ロボットや一軸ローダなどの駆動機器であって、位置検出システム９は、被検出体９５の駆動に伴う振動をモータの位置変化を検出することが可能である。

ベース９０は、床等に固定される部材である。ベース９０は、被検出体９５の位置変化における基準となる。ベース９０上には、支持台９１及び載置台９２が設けられる。

支持台９１は、ベース９０上の所定の位置に位置検出装置１が位置するよう位置検出装置１を支持する。支持台９１は、ベース部９１１、脚部９１２、スライダ９１３、及び、ステージ部９１４を有する。
ベース部９１１は、ベース９０に固定されている。
脚部９１２は、ベース部９１１から天方向に延びるよう形成されている。脚部９１２には、スライダ９１３が設けられている。スライダ９１３は、脚部９１２が延びる方向に沿って移動可能に脚部９１２に設けられている。スライダ９１３は、ステージ部９１４を地側から支持し、ベース部９１１とステージ部９１４との間の距離を変更可能である。
ステージ部９１４は、脚部９１２に設けられている。ステージ部９１４は、ボルト９８とねじ結合可能なねじ穴を有する。これにより、ステージ部９１４は、ベース部材１８をベース９０に対して相対移動不能に固定可能である。

載置台９２は、ベース９０上の所定の位置に被検出体９５が位置するよう被検出体９５を支持する。載置台９２は、二つの脚部９２１及びステージ部９２２を有する。
脚部９２１は、ベース９０から天方向に延びるよう形成されている。
ステージ部９２２は、二つの脚部９２１の天側の端部に設けられている。ステージ部９２２の天側の載置面９２３には、被検出体９５が載置されている。
第一実施形態では、位置検出装置１は、押し当て部材１９の天側の当接面１９４が載置台９２の地側の端面９２４に当接するよう設けられている。

載置台９２上の被検出体９５の振動などによってステージ部９２２のベース９０に対する位置が変化すると、ステージ部９２２に当接している押し当て部材１９に位置変化に起因する力が作用する。この位置変化に起因する作用力によって押し当て部材１９が変形し、収容面１８３と収容面１９３との間隔が変化する。収容面１８３と収容面１９３との間隔が変化すると、弾性部材１７が圧縮または伸長する。このときの位置検出装置１の作用について図６に基づいて説明する。

図６に、位置検出システム９に設けられている弾性部材１７周辺の拡大図を示す。なお、図６では、弾性部材１７が変形する前と変形した後とを比較する目的から封止部１６を省略している。図６では、弾性部材１７が変形する前の状態を点線で示し、弾性部材１７が変形した後の状態を実線で示す。

例えば、図６に示すように、被検出体９５の位置変化に起因する作用力Ｆｒ１によって収容面１８３と収容面１９３との間隔が短くなり弾性部材１７が圧縮されると、弾性部材１７の内部で熱が発生する。弾性部材１７の内部で熱が発生すると、弾性部材１７の内部から外部に向かう熱流束が発生する。熱流束センサ１０は、この熱流束の大きさを検出する。
また、被検出体９５の位置変化によって収容面１８３と収容面１９３との間隔が長くなり弾性部材１７が伸長すると、弾性部材１７が吸熱するため、弾性部材１７の外部から内部に向かう熱流束が発生する。熱流束センサ１０は、この熱流束の大きさを検出する。
位置検出装置１では、このように検出された熱流束の大きさ及び流れの方向に基づいて、ステージ部９２２と一体となって移動する被検出体９５のベース９０に対する位置変化の大きさ及び方向を算出する。

（ａ）第一実施形態による位置検出装置１では、ベース部材１８に対する押し当て部材１９の変形に応じて弾性部材１７が発熱または吸熱すると、弾性部材１７の内部と外部との間の熱の流れである熱流束が発生する。この熱流束は、弾性部材１７の圧縮または伸長の度合い、すなわち、被検出体９５の位置変化によって弾性部材１７に作用する作用力の大きさ及び方向と一定の関係がある。位置検出装置１では、この熱流束の大きさを熱流束センサ１０によって検出することができる。これにより、位置検出装置１は、当該熱流束の変化によってベース９０に対する被検出体９５の相対位置の変化量及び変化の方向を簡便に検出することができる。
また、位置検出装置１は、ベース部材１８、押し当て部材１９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０が一つのユニットとして構成されている。これにより、弾性部材１７及び熱流束センサ１０の位置は当該ユニット内において一定であるため、ベース部材１８をベース９０に対して相対移動不能に固定するとともに、押し当て部材１９を被検出体９５のベース９０に対する相対移動に追従して変形可能なよう設けることによって、ベース部材１８に対する押し当て部材１９の変形を再現性よく検出することができる。
このように、第一実施形態による位置検出装置１は、伸縮によって外部との間における熱流束を発生させる弾性部材１７と当該熱流束の大きさの検出可能な熱流束センサ１０とをベース部材１８及び押し当て部材１９と一体にユニット化することによって、ベース９０に対する被検出体９５の位置変化を再現性よくかつ簡便に検出することができる。

（ｂ）第一実施形態による位置検出装置１は、弾性部材１７及び熱流束センサ１０が収容空間１６０に収容されている。また、収容空間１６０の弾性部材１７及び熱流束センサ１０は、封止部１６によって封止されている。これにより、位置検出装置１への不意の作用力による弾性部材１７及び熱流束センサ１０の破損を防止することができる。

（ｃ）第一実施形態による位置検出装置１は、ベース９０に固定されているステージ部９１４にボルト９８によって固定されている。これにより、位置検出装置１をステージ部９１４に設置するとき、所定の位置に位置検出装置１を設けることができる。したがって、ベース９０に対する被検出体９５の位置変化の検出結果の再現性をさらに向上することができる。

（ｄ）第一実施形態による位置検出装置１では、収容面１８３と収容面１９３との間隔によって弾性部材１７の初期の弾性変形量を調整することが可能である。弾性部材１７は、変形量が大きいと硬くなるため、急激な位置変化にも追従できる。一方、被検出体９５の位置変化に起因する作用力が弱いと変形が起こりにくくなるため、熱流束センサ１０が出力する電圧は小さくなる。
そこで、位置検出装置１では、被検出体９５の位置変化に起因する作用力が弱くかつ変化がゆっくりである場合、弾性部材１７の初期変形量が小さくなるよう収容面１８３と収容面１９３との間隔を比較的広くする。また、被検出体９５の位置変化に起因する作用力が強くかつ変化が急激である場合、弾性部材１７の初期変形量が大きくなるよう収容面１８３と収容面１９３との間隔を比較的狭くする。
このように、位置検出装置１では、被検出体９５の位置変化に起因する作用力の特性に応じて、収容面１８３と収容面１９３との間隔を調整する。これにより、被検出体９５の位置変化を確実に検出することができる。

（ｅ）位置検出装置１では、押し当て部材１９は、弾性変形可能な材料から形成されている。被検出体９５の位置変化に起因する作用力によって弾性部材１７が変形した後、当該作用する力がなくなると、弾性部材１７は、自らの復元力のみならず接着されている押し当て部材１９が元の形状に戻ろうとする復元力によっても元の形状に戻される。これにより、弾性部材１７の変形後の元の形状への復元が比較的早くなるため、作用力が作用する方向が比較的短い時間で繰り返し変化する場合であっても、弾性部材１７は追従して変形することができる。したがって、比較的短い時間で繰り返される被検出体９５の位置変化を確実に検出することができる。

（ｆ）位置検出装置１では、熱流束センサ１０のアース線１０１が溝１８０においてベース部材１８と押し当て部材１９とに挟まれるよう設けられている。これにより、被検出体９５のアース線を接続する部位が不要となる。また、熱流束センサ１０の同じ位置にアース線１０１が接地されるため、熱流束センサ１０が出力する電圧信号のノイズをアース線１０１で消せるため、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態による位置検出装置を図７，８に基づいて説明する。第二実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態による位置検出装置２は、図７，８に示すように、ベース部材１８、「追従部」としての押し当て部材２９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図７では、位置検出システム９に位置検出装置２に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

押し当て部材２９は、固定部２９１、二本の「変形部」としてのアーム部２９２、及び、「移動可能部」としての当接部２９３を有する。押し当て部材２９は、載置台９２に当接した状態で、ベース部材１８に対して変形可能に設けられる。
固定部２９１は、略平板状の部位である。固定部２９１は、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。固定部２９１は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔２９４を有する。固定部２９１は、貫通孔２９４，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。

二本のアーム部２９２は、固定部２９１の熱流束センサ１０側の端面２９５に設けられている。二本のアーム部２９２は、弾性変形可能な材料から略Ｌ字状に形成されている。二本のアーム部２９２の固定部２９１に接続する側とは反対側は、当接部２９３を挟むよう形成されている。

当接部２９３は、固定部２９１に比べ面積が小さい平板状の部位である。当接部２９３は、地側に形成されている「収容空間を形成する追従部の端面」としての一方の面２９６の全面が弾性部材１７の一方の面１７１に、例えば、接着剤によって接着されている。当接部２９３の天側に形成されている他方の面２９７は、載置台９２の端面９２４に当接している。

第二実施形態による位置検出装置２では、図７に示すように、被検出体９５の位置変化に伴い当接部２９３に作用力Ｆｒ２が作用すると、アーム部２９２が変形する。これにより、当接部２９３は、一方の面２９６の全面が弾性部材１７の一方の面１７１に当接したまま作用力Ｆｒ２が作用する方向に平行移動する。このとき、弾性部材１７は、作用力Ｆｒ２の大きさに応じて全体が変形するため、作用力Ｆｒ２の大きさに対応した弾性部材１７の吸熱または発熱が行われる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ）〜（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。

（第三実施形態）
次に、第三実施形態による位置検出装置を図９に基づいて説明する。第二実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態による位置検出装置３は、ベース部材１８、「追従部」としての押し当て部材３９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図９では、位置検出システム９に位置検出装置３に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

押し当て部材３９は、固定部３９１、及び、薄板部３９２を有する。固定部３９１及び薄板部３９２は、導電性を有する弾性変形可能な材料から一体に形成されている。
固定部３９１は、略平板状の部位である。固定部３９１は、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。固定部３９１は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔３９３を有する。固定部３９１は、貫通孔３９３，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。
薄板部３９２は、固定部３９１の熱流束センサ１０側の端面３９４に設けられている。薄板部３９２は、天地方向の厚みが固定部３９１の天地方向の厚みに比べ薄くなるよう形成されている。薄板部３９２は、地側の端面３９５が、例えば、接着剤によって弾性部材１７の一方の面１７１に接着されている。

第三実施形態による位置検出装置３は、被検出体９５の位置変化に起因する作用力が作用する薄板部３９２の厚みが比較的薄くなるよう形成されている。これにより、小さい作用力でも弾性部材１７が変形し、弾性部材１７の吸熱または発熱が行われる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ）〜（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。
また、位置検出装置３は、薄板部３９２に接続しベース部材１８に固定される固定部３９１が天地方向の厚みが比較的厚くなるよう形成されている。これにより、天地方向の厚みが比較的薄い薄板部３９２によって被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上しつつ、押し当て部材３９をベース部材１８に確実に固定することができる。したがって、被検出体９５の位置変化に起因する作用力による位置検出装置３の破損を防止することができる。

（第四実施形態）
次に、第四実施形態による位置検出装置を図１０に基づいて説明する。第四実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態による位置検出装置４は、ベース部材１８、「追従部」としての支持部材４８、「追従部」及び「長さ調整部」としての押し当て部材４９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図１０では、位置検出システム９に位置検出装置４に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

支持部材４８は、導電性を有する弾性変形可能な材料から平板状に形成されている部材である。支持部材４８は、固定部４８１、当接部４８２、及び、支持部４８３を有する。
固定部４８１は、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。固定部４８１は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔４８４を有する。固定部４８１は、貫通孔４８４，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。
当接部４８２は、固定部４８１の熱流束センサ１０側に設けられている。当接部４８２は、「収容空間を形成する追従部の端面」としての地側の端面４８５が、例えば、接着剤によって弾性部材１７の一方の面１７１に接着されている。
支持部４８３は、当接部４８２の固定部４８１とは反対側に設けられている。支持部４８３は、押し当て部材４９を挿通可能な複数の貫通孔４８６を有する。複数の貫通孔４８６は、当接部４８２から離れる方向に沿って並ぶよう形成されている。

押し当て部材４９は、棒部材４９１、及び、二つのナット４９２，４９３を有する。
棒部材４９１は、支持部４８３が有する複数の貫通孔４８６のいずれかに挿通されている。棒部材４９１の径方向外側の外壁には、ねじ溝が形成されている。
二つのナット４９２，４９３は、貫通孔４８６に挿通されている棒部材４９１のねじ溝に係合するよう設けられている。ナット４９２は、棒部材４９１のねじ溝に係合しつつ支持部４８３の天側の面４８７に当接可能である。ナット４９３は、棒部材４９１のねじ溝に係合しつつ支持部４８３の地側の面４８８に当接可能である。
押し当て部材４９では、棒部材４９１を所定の位置に固定するとき、二つのナット４９２，４９３によって支持部４８３を挟む。これにより、棒部材４９１の天側の当接面４９４が載置台９２の端面９２４に当接するよう棒部材４９１の当接面４９４から支持部４８３の面４８７までの距離を変更可能である。

第四実施形態による位置検出装置４は、被検出体９５の位置変化の度合いに応じて押し当て部材４９の当接面４９４の高さを調整し、被検出体９５の位置変化の検出において熱流束センサ１０の出力特性を最適な状態とすることができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ）〜（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。
また、位置検出装置４では、支持部４８３が有する複数の貫通孔４８６は、当接部４８２から離れる方向に沿って並ぶよう形成されている。これにより、支持台９１のステージ部９１４と載置台９２のステージ部９２２との位置関係に応じて押し当て部材４９の水平方向の位置を調整し、押し当て部材４９をステージ部９２２に確実に当接させることができる。したがって、被検出体９５の位置変化を確実に検出することができる。

（第五実施形態）
次に、第五実施形態による位置検出装置を図１１に基づいて説明する。第五実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第五実施形態による位置検出装置５は、ベース部材１８、「追従部」としての支持部材５７、「追従部」及び「長さ調整部」としての押し当て部材５８、「追従部」及び「長さ調整部」としてのナット５９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図１１では、位置検出システム９に位置検出装置５に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

支持部材５７は、固定部５７１、及び、「長さ調整部」としてのねじ穴部５７２を有する。固定部５７１及びねじ穴部５７２は、導電性を有する弾性変形可能な材料から一体に形成されている。支持部材５７は、押し当て部材５８を支持する。
固定部５７１は、略平板状の部位である。固定部５７１は、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。固定部５７１は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔５７３を有する。固定部５７１は、貫通孔５７３，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。
ねじ穴部５７２は、固定部５７１の熱流束センサ１０側であって弾性部材１７の天側に設けられている。ねじ穴部５７２は、弾性部材１７の一方の面１７１に略垂直な方向にねじ穴部５７２を貫通するねじ穴５７４を有する。ねじ穴部５７２の地側の「収容空間を形成する追従部の端面」としての端面５７５は、例えば、接着剤によって弾性部材１７の一方の面１７１に接着されている。

押し当て部材５８は、ねじ部５８１、及び、当接部５８２を有する。
ねじ部５８１は、略棒状に形成されている、ねじ部５８１は、径方向外側の外壁にねじ山が形成されている。ねじ部５８１は、ねじ穴部５７２に挿入された状態でねじ穴部５７２の内壁に形成されているねじ山と係合している。
当接部５８２は、ねじ部５８１の天側に設けられている。当接部５８２は、天側の当接面５８３が載置台９２の端面９２４に当接可能に形成されている。

ナット５９は、押し当て部材５８のねじ部５８１の径方向外側に設けられている。ナット５９は、ねじ部５８１に対するねじ締結の位置によって押し当て部材５８の支持部材５７に対する相対位置を決定する。すなわち、ナット５９は、押し当て部材５８のねじ穴部５７２から突出する長さを調整することが可能である。

第五実施形態による位置検出装置５では、被検出体９５の位置変化の度合いに応じて押し当て部材５８のねじ穴部５７２から突出する長さを調整し、被検出体９５の位置変化の検出において熱流束センサ１０の出力特性を最適な状態とすることができる。したがって、第四実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ）〜（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。
また、位置検出装置５では、載置台９２の端面９２４に当接可能な押し当て部材５８が弾性部材１７の天方向に位置し、ねじ穴部５７２を介して弾性部材１７の天側に設けられている。これにより、被検出体９５の位置変化に起因する作用力が弾性部材１７の直上から作用するため、載置台９２の微小な位置変化を検出することができる。したがって、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。

（第六実施形態）
次に、第六実施形態による位置検出装置を図１２に基づいて説明する。第六実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第六実施形態による位置検出装置６は、ベース部材１８、「追従部」としての第一支持部材６７、「追従部」としての第二支持部材６８、「追従部」及び「回転部材」としてのローラ６９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図１２では、位置検出システム９に位置検出装置６に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

第一支持部材６７は、固定部６７１及び延伸部６７２を有する。固定部６７１及び延伸部６７２は、導電性を有する弾性変形可能な材料から一体に形成されている。第一支持部材６７は、第二支持部材６８を支持する。
固定部６７１は、略平板状の部位である。固定部６７１は、支持部１８２の端面１８９上及び弾性部材１７上に設けられている。固定部６７１は、端面１８９上に設けられている部位に二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔６７３を有する。固定部６７１は、貫通孔６７３，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。固定部６７１は、弾性部材１７上に設けられている部位に弾性部材１７の一方の面１７１に当接する「収容空間を形成する当接部の端面」としての端面６７５を有する。端面６７５は、例えば、接着剤によって、一方の面１７１に接着されている。
延伸部６７２は、固定部６７１の端面６７５を有する端部から水平方向に延びるよう形成されている略平板状の部位である。延伸部６７２は、第一支持部材６７と第二支持部材６８とを連結する連結部材６０を挿通可能な貫通孔６７６を有する。

第二支持部材６８は、延伸部６７２の天側に設けられている。第二支持部材６８は、天方向に延びるよう形成されている。第二支持部材６８は、連結部材６０とねじ締結可能なねじ穴６８１を有する。第二支持部材６８は、ねじ穴６８１及び貫通孔６７６に挿入される連結部材６０によって延伸部６７２に固定される。第二支持部材６８は、延伸部６７２に接続される側とは反対側に端部にローラ６９が設けられている。

ローラ６９は、第二支持部材６８に回転可能に設けられている。ローラ６９は、例えば、柱状に形成されている。ローラ６９は、径方向外側の壁面６９１が載置台９２の端面９２４に当接可能に形成されている。

第六実施形態による位置検出装置６では、載置台９２の端面９２４に当接可能なローラ６９は、回転可能に設けられている。これにより、被検出体９５が水平方向に移動してもローラ６９と載置台９２との当接を維持することができる。したがって、第六実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ）〜（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、水平方向に移動する被検出体９５の位置変化を検出することができる。

（第七実施形態）
次に、第七実施形態による位置検出装置を図１３，１４に基づいて説明する。第七実施形態は、追従部の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第七実施形態による位置検出装置７は、ベース部材１８、第一支持部材７７、第二支持部材７８、「追従部」及び「移動可能部」としての押し当て部材７９、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図１３では、位置検出システム９に位置検出装置７に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

第一支持部材７７は、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。第一支持部材７７は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔７７１を有する。
第二支持部材７８は、固定部７８１、及び、案内部７８２を有する。
固定部７８１は、略平板状の部位である。固定部７８１は、第一支持部材７７の天側に設けられている。固定部７８１は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔７８３を有する。固定部７８１は、第一支持部材６７を介して貫通孔７８３，７７１，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。
案内部７８２は、固定部７８１の熱流束センサ１０側に設けられている。案内部７８２は、地側の端面７８５が弾性部材１７の一方の面１７１から離間した位置に形成されている。案内部７８２は、押し当て部材７９を挿通可能な貫通孔７８６を有している。貫通孔７８６は、弾性部材１７の天方向に位置するよう形成されている。

押し当て部材７９は、第一支持部材７７及び第二支持部材７８とは別体に形成されている略円柱状の部材であって、作用部７９１、挿通部７９２、及び、当接部７９３を有する。
作用部７９１は、案内部７８２と弾性部材１７との間に設けられている円板状の部位である。作用部７９１は、外径が貫通孔７８６の内径に比べ大きくなるよう形成されている。作用部７９１は、地側の「収容空間を形成する追従部の端面」としての端面７９４が、例えば、接着剤によって、弾性部材１７の一方の面１７１に接着されている。
挿通部７９２は、作用部７９１の天側に設けられている円柱状の部位である。挿通部７９２は、貫通孔７８６に挿通されている。これにより、押し当て部材７９は、水平方向の移動が案内部７８２によって規制される。
当接部７９３は、挿通部７９２の天側に設けられている円錐台状の部位である。当接部７９３は、天地方向に対して傾斜している側面７９５及び天地方向に対して略垂直な端面７９６を有する。側面７９５及び端面７９６は、載置台９２の端面９２４に当接可能に形成されている。

第七実施形態による位置検出装置７では、押し当て部材７９は、第一支持部材７７及び第二支持部材７８と別体に形成されている。これにより、第一支持部材７７や第二支持部材７８が弾性変形しても当該弾性変形の反力によって押し当て部材７９が押し返されることはないため、押し当て部材７９は、弾性部材１７に対して安定かつ垂直に被検出体９５の位置変化に起因する作用力を作用させることができる。したがって、第七実施形態は、第一実施形態の効果（ａ），（ｃ），（ｄ），（ｆ）と同じ効果を奏するとともに、被検出体９５の位置変化の検出精度をさらに向上することができる。

また、押し当て部材７９は、天地方向に対して傾斜している側面７９５及び天地方向に対して略垂直な端面７９６を有する。これにより、載置台９２への片当たりを防止することができる。したがって、被検出体９５の位置変化と熱流束センサ１０の出力電圧との関係が線形となるため、被検出体９５の位置変化を容易に演算することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、位置検出装置を適用した位置検出システムによって駆動機器の位置変化を検出するとした。位置検出装置のみで駆動機器の位置変化を検出してもよい。

上述の実施形態では、位置検出装置は、例えば、ロボットや一軸ローダなどの駆動機器の位置変化を検出するとした。しかしながら、位置検出装置が相対位置の変化を検出可能な対象はこれに限定されない。例えば、外部から供給される駆動力によって駆動する機器であってもよい。

上述の実施形態では、押し当て部材と弾性部材、弾性部材と熱流束センサ、及び、熱流束センサとベース部材とは、接着材によって接着されているとした。しかしながら、これらを接着する方法はこれに限定されない。接着シートによって接着されていてもよい。押し当て部材の変形に応じて弾性部材が変形し、弾性部材の変形による熱の移動を熱流束センサが検出可能に設けられていればよい。

第一実施形態における封止部を第二〜七実施形態に適用してもよい。

第三実施形態では、押し当て部材は、固定部、及び、固定部に比べ天地方向の厚みが薄い薄板部を有するとし、これらは、一体に形成されるとした。しかしながら、図１５に示すように、天地方向の厚みが比較的薄い押し当て部材とベース部材との間に補強部材を設けてもよい。

図１５に示す第三実施形態の変形例について説明する。
図１５に示す位置検出装置３は、ベース部材１８、補強部材３３、「追従部」としての押し当て部材３４、弾性部材１７、及び、熱流束センサ１０を備える。なお、図１５では、位置検出システム９に位置検出装置３に適用するときの重力方向上方を「天」方向とし、重力方向下方を「地」方向とする。

補強部材３３は、略平板状の部材であって、支持部１８２の端面１８９上に設けられている。補強部材３３は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔３３１を有する。
押し当て部材３４は、補強部材３３の天側に設けられている。押し当て部材３４は、導電性を有する弾性変形可能な材料から天地方向の厚みが比較的薄くなるよう形成されている。押し当て部材３４は、二つのボルト９９を挿通可能な貫通孔３４１を有する。これにより、補強部材３３及び押し当て部材３４は、貫通孔３４１，３３１，１８７に挿入されるボルト９９によってベース部材１８に固定される。押し当て部材３４は、貫通孔３４１が形成されている部位から離れた位置の地側の端面３４２が、例えば、接着剤によって弾性部材１７の一方の面１７１に接着されている。
図１５に示す位置検出装置３は、このような構成によって第三実施形態の効果と同じ効果を奏することもできる。

第一，三実施形態の押し当て部材、第二実施形態のアーム部、第四，五実施形態の支持部材、及び、第六実施形態の第一支持部材は、弾性変形可能な材料から形成され、弾性部材に接着されているとした。これにより、弾性部材は、自らの復元力のみならず弾性部材に接着されている部材が元の形状に戻ろうとする復元力によっても元の形状に戻されるとした。このことから、本発明は、被検出体の位置変化に起因する作用力の大きさ、被検出体の位置変化に伴う振動の周期など作用力の特性に応じて弾性部材に接着されている部材を形成する材料の剛性や厚みなどを変更することによって、被検出体の位置変化を検出可能なレンジを広げることが可能である。

上述の実施形態では、位置検出装置は、ボルトによってステージ部に固定されるとした。位置検出装置のステージ部への固定の方法はこれに限定されない。ステージ部に位置検出装置を取り付けるための位置決めピンや溝を設けることによってさらに再現性を向上することができる。

上述の実施形態では、位置検出装置を支持する支持台の高さをスライダによって調整するとした。ねじなどで高さを調整してもよいし、高さが異なる支持台を用意してもよい。

上述の実施形態では、弾性部材が熱流束センサの天側に位置するとした。しかしながら、ベース部材、押し当て部材、弾性部材、及び、熱流束センサの位置関係はこれに限定されない。熱流束センサの地方向に位置する駆動機器の位置変化を検出するよう設けてもよい。

上述の実施形態では、弾性部材は、バイトンから形成されるとした。他の種類のゴムや樹脂、金属など収縮すると発熱し伸長すると吸熱する材料から形成されていればよい。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１，２，３，４，５，６，７・・・位置検出装置
１０・・・熱流束センサ（熱流束検出部）
１７・・・弾性部材（伸縮可能部材）
１８・・・ベース部材（基部）
１９，２９，３４，３９，４８，７９・・・押し当て部材（追従部）
５７・・・支持部材（追従部）
４９，５８・・・押し当て部材（追従部、長さ調整部）
５９・・・ナット（追従部、長さ調整部）
６７・・・第一支持部材（追従部）
５８，６８・・・第二支持部材（追従部）
６９・・・ローラ（追従部、回転部材）
９５・・・被検出体

Claims (14)

1. 被検出体（９２，９５）の基準（９０）に対する相対位置の変化を検出可能な位置検出装置であって、
   前記基準に対して相対移動不能な基部（１８）と、
   前記被検出体の前記基準に対する相対移動に追従して変形可能または移動可能に設けられる追従部（１９，２９，３４，３９，４８，４９，５７，５８，５９，６７，６８，６９，７９）と、
   前記基部と前記追従部との間に設けられ、前記追従部の変形または移動に応じて伸縮可能な材料から形成され、収縮すると発熱し伸長すると吸熱する伸縮可能部材（１７）と、
   前記伸縮可能部材の熱が伝わるよう設けられ、前記伸縮可能部材の内部と外部との間の熱の流れである熱流束を検出可能な熱流束検出部（１０）と、
   を備える位置検出装置。
2. 前記追従部は、弾性変形可能な材料から形成されている請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記基部と前記熱流束検出部、前記熱流束検出部と前記伸縮可能部材、及び、前記伸縮可能部材と前記追従部とは、それぞれ接着されている請求項１または２に記載の位置検出装置。
4. 前記基部と前記追従部とは、前記伸縮可能部材及び前記熱流束検出部を収容可能な収容空間（１６０）を形成する請求項１〜３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
5. 前記収容空間に収容されている前記伸縮可能部材及び前記熱流束検出部を封止する封止部（１６）をさらに備える請求項４に記載の位置検出装置。
6. 前記収容空間を形成する前記基部の端面（１８３）と前記収容空間を形成する前記追従部の端面（１９３，２９６，４８５，５７５，７９４）との間の距離は、変更可能である請求項４または５に記載の位置検出装置。
7. 前記追従部は、前記伸縮可能部材に当接したまま前記被検出体の移動に追従して前記基部に対して相対移動可能な移動可能部（２９３）、及び、弾性変形可能な材料から形成され前記移動可能部を支持する変形部（２９２）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
8. 前記追従部は、前記伸縮可能部材と前記被検出体との両方に当接可能なよう長さを変更可能な長さ調整部（４９，５７２，５８，５９）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
9. 前記追従部は、前記被検出体に当接可能に設けられ回転可能な回転部材（６９）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
10. 前記追従部は、前記伸縮可能部材に当接したまま前記被検出体の移動に追従して前記基部に対して相対移動可能な移動可能部（７９）、及び、前記移動可能部とは別体に形成され前記移動可能部の移動を案内可能な案内部（７８２）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
11. 前記基部と前記追従部とを締結可能な締結部材（９９）をさらに備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の位置検出装置。
12. 前記基部を前記基準に対して相対移動不能なよう固定する固定部材（９８）をさらに備える請求項１〜１１のいずれか一項に記載の位置検出装置。
13. 前記基部及び前記追従部の少なくとも一方は、前記熱流束検出部が有する電気配線（１４３，１５３）を収容可能な配線空間（１８０）を有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の位置検出装置。
14. 前記基部または前記追従部は、導電性を有する材料から形成され、
    前記熱流束検出部のアース線（１０１）と電気的に接続している請求項１〜１３のいずれか一項に記載の位置検出装置。

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