JP2024057380A - ワーク保持装置、及び、変位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 環境に依らず変位を測定できる、ワーク保持装置及び変位センサの提供。【解決手段】ワークを載置する回転テーブルと、上記回転テーブルと一体に回転軸を中心に回転する回転駆動軸と、上記回転駆動軸に配置された磁性体と、上記磁性体に対向し、上記磁性体との距離に応じて自己インダクタンスが変化する変位センサと、を有する、ワーク保持装置。【選択図】 図２

Description

本発明は、ワーク保持装置、及び、変位センサに関する。

ワークを吸着保持して回転させるワーク保持装置を有し、位置決め機構によって、ワークとの相対的な位置が調整された工具によって加工（研削加工等）を行う工作機械が知られている。
このような工作機械において、加工応力の変化等によって、ワーク保持装置の回転軸が変位することで、加工精度が低下したり、工具の寿命が短くなったりすることがあり、加工応力をダイナミックに計測すべき要望がある。

このような加工応力を検知するセンサとして、例えば、特許文献１に記載のセンサがある。

特開２０１７－７２６０２号公報

ワーク保持装置の回転軸のように複雑な構造を有する物体に、圧電素子やひずみゲージを設置して加工応力を計測する場合、加えられた力の方向により感度が異なること（感度の方向依存性）等を考慮した設計が必要となる。すなわち、センサ等の配置方法、及び、固定方法（接着条件）等の最適化が必要となる。

また、圧電素子やひずみゲージを応力検出箇所に設置や接着して使用すると、繰り返し応力等の疲労で性能が変化する。また、加工環境によっては、クーラント等の侵入や結露等でセンサ性能が変化したり、接着がはがれたりする懸念もある。
圧電素子や歪ゲージでは、温度変化により出力がドリフトする。静電容量センサも設置条件やセンサ構造により熱膨張係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：ＣＴＥ）計測への影響があり、出力の差動をとるなどの対策がとられている。また、静電容量センサでは、極板等の容量変化部への異物の侵入などによる耐環境性にも配慮が必要である。

本発明の実施形態に係る加工装置、ワーク保持装置、及び変位センサは、加工中の熱の影響や耐環境性に配慮し、加工応力の変化に起因する回転軸の変位を正確又は高精度に測定できる。そのため、実施形態に係る加工装置、ワーク保持装置、及び変位センサは、回転軸の変位の測定値から加工応力を評価することができる。
そこで、本発明に係る実施形態は、環境に依らず変位を測定できる、ワーク保持装置及び変位センサを提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記課題を解決することができることを見出した。

［１］ ワークを載置する回転テーブルと、上記回転テーブルと一体に回転軸を中心に回転する回転駆動軸と、上記回転駆動軸に配置された磁性体と、上記磁性体に対向し、上記磁性体との距離に応じて自己インダクタンスが変化する変位センサと、を有する、ワーク保持装置。
［２］ 上記磁性体は、第１磁性体と、第２磁性体とを有し、上記変位センサは、第１変位センサと、第２変位センサとを有し、上記第１変位センサは、第１方向への第１変位又は第２方向への第２変位を検出し、上記第２変位センサは、上記第１方向及び上記第２方向に交差する第３方向の第３変位を検出する、［１］に記載のワーク保持装置。
［３］ 上記回転駆動軸は、上記回転テーブルに接続される第１フランジと、上記第１フランジから上記第３方向に延出する軸部とを有し、上記第１磁性体は、上記第１フランジの外周部に配置される、［２］に記載のワーク保持装置。
［４］ 上記第１変位センサは、上記第１方向又は上記第２方向において、上記第１磁性体に対向する、［３］に記載のワーク保持装置。
［５］ 上記回転駆動軸は、上記軸部に設けられた第２フランジを有し、上記第２磁性体は、上記第２フランジに配置される、［４］に記載のワーク保持装置。
［６］ 上記第２変位センサは、上記第３方向において、上記第２磁性体に対向する、［５］に記載のワーク保持装置。
［７］ 上記回転駆動軸を回転可能に保持するベースを備え、上記第１変位センサ及び上記第２変位センサは、上記ベースに配置されている、［６］に記載のワーク保持装置。
［８］ 上記変位センサは、筒状部材内に収納された、コイルと、仕切り板と、磁石と、付勢部材とを有し、上記仕切り板は、上記筒状部材の軸方向に摺動自在に配置され、上記コイルは、一方端が上記筒状部材の上記磁性体側の端部に固定され、他方端が上記仕切り板に固定され、上記仕切り板の摺動に応じて伸縮自在に配置され、上記磁石は、上記仕切り板に固定され、上記付勢部材は、上記コイルと反対側から上記仕切り板に付勢する、［１］乃至［７］のいずれかに記載のワーク保持装置。
［９］ ワークを載置する回転テーブルと、上記回転テーブルと一体に回転軸を中心に回転する回転駆動軸と、上記回転駆動軸に配置された磁性体と、を有するワーク保持装置に設置される変位センサであって、筒状部材内に収納された、コイルと、仕切り板と、磁石と、付勢部材とを有し、上記仕切り板は、上記筒状部材の軸方向に摺動自在に配置され、上記コイルは、一方端が上記筒状部材の上記磁性体側の端部に固定され、他方端が上記仕切り板に固定され、上記仕切り板の摺動に応じて伸縮自在に配置され、上記磁石は、上記仕切り板に固定され、上記付勢部材は、上記コイルと反対側から上記仕切り板に付勢され、上記磁性体に対向して配置され、上記磁性体との距離に応じて自己インダクタンスが変化する変位センサ。

本発明によれば、環境に依らず変位を測定できる、ワーク保持装置及び変位センサが提供できる。

図１は、加工装置のワーク保持装置を拡大して示す概要図である。 図２は、加工装置のワーク保持装置の断面図である。 図３（Ａ）は、ＸＹ変位センサを模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、－Ｚ方向から観た場合のＸＹ変位センサの斜視図である。 図４（Ａ）は、回転駆動軸が基準状態である場合のＸＹ変位センサの応答を示す模式図であり、図４（Ｂ）は、回転駆動軸の回転軸が基準位置から＋Ｘ方向に所定量変位した場合の変位センサの応答を示す模式図であり、図４（Ｃ）は、回転駆動軸の回転軸が基準位置から－Ｘ方向に所定量変位した場合のＸＹ変位センサの応答を示す模式図である。 図５は、交流電流が印加された抵抗（Ｒ）－コイル（Ｌ）直列回路の説明図である。 図６（Ａ）は、基準状態におけるＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図であり、図６（Ｂ）は、永久磁石がＸＹ基準位置よりも＋Ｘ方向にある場合の、ＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図であり、図６（Ｃ）は、永久磁石がＸＹ基準位置よりも－Ｘ方向にある場合の、ＸＹ変位センサの状態と、コイルの電圧波形を示す説明図である。 図７（Ａ）は、基準電圧波形であり、図７（Ｂ）は、回転軸が＋Ｘ方向に変位した場合のコイル２００Ｃの電圧波形を表す図であり、 図８は、＋Ｚ方向から検出器を観た場合の永久磁石に対向する複数のＸＹ変位センサＳｃ１の配置を示す平面図である。 図９は、永久磁石とＺ変位センサとの位置関係を示す模式図である。 図１０は、フランジ（回転駆動軸）の変位による、Ｚ変位センサの状態の変化の説明図である。 図１１（Ａ）は、Ｚ変位センサのコイルにかかる電圧波形を表す図であり、図１１（Ｂ）は、Ｚ変位センサのコイルにかかる電圧波形を表す図であり、図１１（Ｃ）は、２つの電圧波形の差分である電圧波形を表す図であり、図１１（Ｄ）は、温度変化によるドリフト後の電圧波形と電圧波形との差分による出力波形である電圧波形を表す図である。 図１２は、＋Ｚ方向から観た永久磁石及びＺ変位センサのコイルの配置の一例を示す模式図である。 図１３（Ａ）は、θ軸周りのトルク検知のための検出器Ｄｃ３の構成例を示す模式図であり、図１３（Ｂ）は、θ軸周りのトルク検知のための検出器Ｄｃ３の構成例を示す模式図である。 図１４は、曲げ応力の評価方法の説明図である。 図１５は、本実施形態の加工装置の機能ブロック図である。 図１６は、加工装置によるフィードバック制御方法の手順を示すフローチャートである。 図１７（Ａ）は、ＸＹ変位センサの模式的に示す断面図であり、図１７（Ｂ）は、－方向から観た場合のＸＹ変位センサの斜視図である。 図１８（Ａ）は、フランジを模式的に示す断面模図であり、図１８（Ｂ）は、変形例２に係る永久磁石の変形例の平面図及び正面図である。 図１９は、変形例３に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施例に制限されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

また、以下に示す実施例は、本発明の技術的思想を具体化した一例であって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、及び、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なる場合があり、また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なることがある。
以下、実施例について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施例）
［加工装置］
図１は、加工装置１のワーク保持装置１０を拡大して示す概要図である。
図１には、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸から成る座標軸を示している。例えば、図１において、Ｘ軸及びＹ軸は、互いに直交し、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸に直交している。なお、以下の説明において、Ｘ軸に従う方向をＸ軸方向又はＸ方向と称し、Ｙ軸に従う方向をＹ軸方向又はＹ方向と称し、Ｚ軸方向に従う方向をＺ軸方向又はＺ方向と称する。

図１に示すように、Ｚ方向に従う互いに反対向きの２つの方向の１つの方向（＋（プラス）方向）を「Ｚ（＋）方向又は＋Ｚ方向」、＋Ｚ方向と反対方向（－（マイナス）方向）を「Ｚ（－）方向又は‐Ｚ方向」ということがあり、上記は、Ｘ軸、及び、Ｙ軸についても同様である。
以下、Ｘ軸方向の長さ及びＹ軸方向の長さを「幅」と称する場合もある。なお、「幅」という用語は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向以外の方向の長さを示していてもよい。また、Ｚ軸方向の長さを「高さ」又は「厚さ」と称する場合もある。なお、「高さ」又は「厚さ」という用語は、Ｚ軸方向以外の方向の長さを示していてもよい。

加工装置１（図１に参照符号追加要）は、ワーク保持装置１００、工具８００、及び位置決め機構９００などを含む。
ワーク保持装置１００は、位置決め機構９００に載置される。
ワーク保持装置１００は、チャックテーブル１０４と、ベース１０５と、を有する。ワーク保持装置１００は、Ｘ軸に平行、且つチャックテーブル１０４の中心を通る軸１１と、チャックテーブル１０４等の回転軸に相当するθ軸（ヨー軸）１３と、を有する。

チャックテーブル１０４は、ワークＷを吸着保持する。チャックテーブル１０４は、ワークＷを配置する面に形成された開口に通じる通路内を真空雰囲気に減圧することにより生じる吸引力でワークＷを吸着して保持する。なお、チャックテーブル１０４におけるワークＷの吸着保持方法としては本実施例の方法に限定されない。例えば、チャックテーブル１０４は、多孔体であってもよい。また、例えば、磁石を備えるチャックテーブル１０４が磁性体であるワークＷを磁気的に保持してもよい。

チャックテーブル１０４は、θ軸１３を中心に回転し得る。チャックテーブル１０４に吸着されたワークＷは、チャックテーブル１０４の回転に応じてθ軸１３を中心に回転する。
ベース１０５は、チャックテーブル１０４の－Ｚ方向に配置されている。ベース１０５は、位置決め機構９００上に載置されている。
工具８００は、加工軸８１３を中心に回転する。加工軸８１３は、Ｚ方向に平行であってもよいし、Ｚ方向に平行でなくてもよい。工具８００は、Ｚ軸方向、及びＹ軸方向に移動する。なお、工具８００は、移動しない構成であってもよい。工具８００は、回転し、加工点１４においてワークＷと接触してこのワークＷ、例えば、このワークＷのエッジを加工（例えば、研削）する。

位置決め機構９００は、加工軸８１３を中心に回転するスピンドルに保持された工具８００とワークＷとが加工点１４で接触するように、ワークＷと工具８００との相対位置を調整する。位置決め機構９００は、ワーク保持装置１００を介してワークＷをＸ軸方向に移動させる。なお、位置決め機構９００は、ワーク保持装置１００を介してワークＷをＹ軸、Ｘ軸、及び、Ｚ軸方向にそれぞれ独立に移動させてもよい。

図２は、加工装置１のワーク保持装置１００の断面図である。
ワーク保持装置１００は、例えば、略円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置１００は、略円柱状以外の形状に形成されていてもよい。ワーク保持装置１００は、上部と、上部よりも－Ｚ方向に位置する下部とを有する。ワーク保持装置１００は、上部の中心部から下部が－Ｚ方向に延出している。
ワーク保持装置１００の上部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置１００の上部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
ワーク保持装置の下部は、例えば、円柱状に形成されている。なお、ワーク保持装置１００の下部は、円柱状以外の形状に形成されていてもよい。
例えば、ワーク保持装置１００の下部の径は、ワーク保持装置１００の上部の径よりも小さい。

ワーク保持装置１００は、チャックテーブル（回転テーブル）１０４と、ベース１０５と、チャックテーブル１０４と一体に回転する回転駆動軸１０６と、を有する。
チャックテーブル１０４の表面（＋Ｚ方向の面）には、通路１０９に連通する吸着孔１０８が形成されている。チャックテーブル１０４は、吸着孔１０８に通じる通路１０９内を真空雰囲気に減圧することによってチャックテーブル１０４にワークＷを吸着保持する。図２に示した例では、通路１０９は、回転駆動軸１０６、θ軸モータ１０７、及びベース１０５に亘って形成されている。

ベース１０５は、位置決め機構９００上に設けられている。
ベース１０５は、基準軸を有する。基準軸は、例えば、Ｚ軸に平行である。なお、基準軸は、Ｚ軸に平行でなくてもよい。なお、基準軸は、ベース１０５以外の部材に設定されてもよいし、部材に設定された軸ではなく所定の位置に設定された軸であってもよい。
ベース１０５は、例えば、基準軸を中心とする略円柱状に形成されている。なお、ベース１０５は、略円柱状以外の形状に形成されていてもよい。ベース１０５は、上部と、上部よりも－Ｚ方向に位置する下部とを有する。ベース１０５は、上部の中心部から下部が‐Ｚ方向に延出している。

ベース１０５の上部は、例えば、基準軸を中心とする円筒状に形成される。なお、ベース１０５の上部は、円筒状以外に形状に形成されていてもよい。
ベース１０５の下部は、例えば、基準軸を中心とする円筒状に形成されている。なお、ベース１０５の下部は、円筒形状以外の形状に形成されていてもよい。例えば、ベース１０５の下部の径は、ベース１０５の上部の径よりも小さい。
ベース１０５は、回転駆動軸１０６を回転可能に保持する。ベース１０５は、回転駆動軸１０６が嵌合する穴部を有している。ベース１０５の穴部の形状は、回転駆動軸１０６の形状に対応している。

ベース１０５の穴部は、基準軸を中心とする略円柱状である。ベース１０５の穴部は、ベース１０５の上部の内側に形成された孔の中心部からベース１０５の下部の内側に形成された穴が－Ｚ方向に延出している。
ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、基準軸を中心とする円盤状若しくは円柱状である。なお、ベース１０５の上部の内側に形成された孔は、例えば、円盤又は円柱状以外の形状であってもよい。

ベース１０５の下部の内側に形成された穴は、例えば、基準軸を中心とする円柱状である。なお、ベース１０５の下部の内側に形成された穴は、例えば、円柱状以外の形状であってもよい。ベース１０５の下部の内側に形成された孔の径は、ベース１０５の上部の内側に形成された穴の径よりも小さい。
ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に段差部を有している。図２に示した例では、ベース１０５は、上部の内周部と下部の内周部との間に少なくとも２つの段差部を有している。以下、２つの段差部の内、＋Ｚ方向の段差部を上側段差部と称し、上側段差部よりも‐Ｚ方向に設けられた段差部を下側段差部と称する。

ベース１０５は、上側段差部に中空の円盤状のフランジ１２５が配置されている。言い換えると、ベース１０５は、上側段差部にフランジ１２５が嵌合されている。フランジ１２５の内周部は、上側段差部よりも内側に突出している。なお、フランジ１２５は、ベース１０５と一体に形成されていてもよい。
回転駆動軸１０６は、チャックテーブル１０４の表面（＋Ｚ方向の面）と反対側の裏面（－Ｚ方向の面）に接続されている。また、回転駆動軸１０６は、ベース１０５の穴部に嵌合されて、保持されている。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２（第１フランジ）と、フランジ１１２よりも－Ｚ方向に位置する軸部とを有する。
回転駆動軸１０６は、フランジ１１２の中心部から軸部が－Ｚ方向に延出している。

フランジ１１２は、例えば、θ軸１３を中心とする円盤状又は円柱状に形成されている。なお、フランジ１１２は、円盤状又は円柱状以外の形状に形成されていてもよい。フランジ１１２は、チャックテーブル１０４の裏面に接続される。
回転駆動軸１０６の軸部は、θ軸１３を中心とする円柱状に形成されている。なお、回転駆動軸１０６の軸部は、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。回転駆動軸１０６の軸部の径は、フランジ１１２の径よりも小さい。
回転駆動軸１０６の軸部は、リング状のフランジ（第２フランジ）１１３が設けられている。回転駆動軸１０６の軸部は、フランジ１１３の中心部の孔に嵌合される。

回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、フランジ１１３は、ベース１０５の内側の上側段差部及び下側段差部の間に配置される。回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、フランジ１１３は、フランジ１２５の内周部と下側段差部との間に配置される。なお、フランジ１１３の径は、フランジ１１２の径よりも小さい。

回転駆動軸１０６は、－Ｚ方向に設けられたθ軸モータ１０７によってθ軸１３を中心に回転する。回転駆動軸１０６をベース１０５の穴に嵌合した場合、回転駆動軸１０６は、基準軸をθ軸１３として回転する。このとき、回転駆動軸１０６は、例えば、全周囲でベース１０５から等しい間隔、若しくは略等しい間隔離れている。なお、回転駆動軸１０６は、基準軸に対して傾いたθ軸１３、又は基準軸からずれたθ軸１３を中心に回転し得る。

典型的には、回転駆動軸１０６は、ワークＷ等に負荷がかからない状態で空転した場合、回転駆動軸１０６のθ軸１３の位置が基準軸に従う位置（以下、基準位置と称する場合もある）に対してずれていない状態又は、θ軸１３が基準軸と一致した状態で、回転し得る。以下、回転駆動軸１０６のθ軸１３の位置が基準位置に対してずれていない状態、又は回転駆動軸１０６のθ軸１３が基準軸と一致した状態を基準状態と称する場合もある。
回転駆動軸１０６の中心部には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、回転駆動軸１０６の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸１３に沿って形成される。

θ軸モータ１０７は、回転駆動軸１０６の－Ｚ方向に接続されている。θ軸モータ１０７は、θ軸１３を中心に回転する。例えば、θ軸モータ１０７は、基準軸をθ軸１３として回転する。なお、θ軸モータ１０７は、基準軸に対して傾いた、又は基準軸からずれた位置に配置されるθ軸１３を中心に回転し得る。
θ軸モータ１０７の中心部（回転軸部）には、通路１０９の一部である通路が形成される。例えば、θ軸モータ１０７の中心部において、通路１０９の一部である通路がθ軸１３に沿って形成される。

θ軸モータ１０７の回転により回転駆動軸１０６が回転することで、チャックテーブル１０４及びチャックテーブル１０４に吸着されたワークＷも回転する。
チャックテーブル１０４、回転駆動軸１０６、及びθ軸モータ１０７とベース１０５との間には、空隙がある。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部の＋Ｚ方向の上端部に沿って設けられたシールと、チャックテーブル１０４の外周部の－Ｚ方向の裏面側又はベース１０５の外周部の＋Ｚ方向の上端部に設けられたシール１１０とによって封止されている。チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、伝熱、振動特性の最適化のために、流体、例えば、粘弾性流体等が充填されていてもよい。なお、チャックテーブル１０４、及び回転駆動軸１０６とベース１０５との間の空隙は、θ軸モータ１０７の外周部の＋Ｚ方向の上端部に沿って設けられたシールとシール１１０とによって完全密閉されていなくてもよい。

［検出器］
ワーク保持装置１００は、検出器Ｄｃを有している。検出器Ｄｃは、磁性体Ｍｇと、センサＳｃとを有している。
検出器Ｄｃは、磁性体の変位（磁場の変化）よる誘導起電力発生回路の出力（自己誘導起電力等）の変化を検出する。言い換えると、検出器Ｄｃは、磁性体との距離の変化による誘導起電力発生回路の出力の変化を検出する。磁性体Ｍｇは、例えば、永久磁石、又は電磁石等である。センサＳｃは、例えば、誘導起電力発生回路を含む。

図２に示した例では、検出器Ｄｃは、検出器Ｄｃ１、Ｄｃ２、及びＤｃ３を含む。永久磁石Ｍｇは、永久磁石Ｍｇ１、Ｍｇ２、及びＭｇ３を含む。センサＳｃは、Ｓｃ１、Ｓｃ２、及びＳｃ３を含む。
検出器Ｄｃ１は、ＸＹ軸方向の変位を検出する検出器（以下、ＸＹ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ２は、Ｚ軸方向の変位を検出する検出器（以下、Ｚ変位検出器と称する場合もある）である。検出器Ｄｃ３は、トルクを検知する検出器（以下、トルク検出器と称する場合もある）である。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置１００の上部の＋Ｚ方向に配置される。ワーク保持装置１００では、θ軸モータ１０７からの発熱が大きいため、θ軸モータ１０７から離れるほど、熱の影響が小さい。また、回転駆動軸１０６は、θ軸モータ１０７側を固定端とする片持ち梁と考えた場合、θ軸モータ１０７側から－Ｚ方向に離れるほどＸ方向及びＹ方向への変位が大きくなる。ワーク保持装置１００の上部の＋Ｚ方向にＸＹ変位検出器Ｄｃ１を配置することにより、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１への熱の影響を抑制し、且つＸ方向及びＹ方向の変位の検出精度を向上することができる。なお、ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、ワーク保持装置１００において図２に示した例以外の位置に配置されていてもよい。

ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、磁性体Ｍｇ１１（Ｍｇ１）と、センサ（以下、ＸＹ変位センサ又は第１変位センサと称する場合もある）Ｓｃ１１（Ｓｃ１）及びＳｃ１２（Ｓｃ１）とを有する。磁性体Ｍｇ１１は、例えば、永久磁石Ｍｇ１１である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６のフランジ１１２の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ１１は、Ｘ方向において、内側がＳ極であり、外側がＮ極である。なお、永久磁石Ｍｇ１１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ１１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、永久磁石Ｍｇ１１に対向している。ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、それぞれ、Ｘ方向において、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向するベース１０５の内周部に配置される。

ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。ＸＹ変位センサＳｃ１１は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向する－Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。ＸＹ変位センサＳｃ１２は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。
ＸＹ変位センサＳｃ１は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及びフランジ１１２の間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等を充填した場合であっても、安定して検出することができる。

Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、ワーク保持装置１００の上部から下部に亘って配置される。ワーク保持装置１００の上部から下部に亘ってのＺ変位検出器Ｄｃ２を配置することにより、Ｚ変位検出器Ｄｃ２への熱の影響を抑制し、Ｚ方向の変位を検出しやすくし、且つＸＹ変位検出器Ｄｃ１の検出に影響を抑制することができる。なお、Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、ワーク保持装置１００において図２に示した例以外の位置に配置されていてもよい。
Ｚ変位検出器Ｄｃ２は、磁性体Ｍｇ２１（Ｍｇ２）、Ｍｇ２２（Ｍｇ２）と、センサ（以下、Ｚ変位センサ又は第２変位センサと称する場合もある）Ｓｃ２１（Ｓｃ２）、Ｓｃ２２（Ｓｃ２）、Ｓｃ２３（Ｓｃ２）、及びＳｃ４（Ｓｃ２）とを有する。例えば、磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２である。

永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、回転駆動軸１０６のフランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２１は、永久磁石Ｍｇ２２の＋Ｚ方向に配置される。言い換えると、永久磁石Ｍｇ２２は、永久磁石Ｍｇ２１の－Ｚ方向に配置される。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ２１は、＋Ｚ方向がＳ極であり、－Ｚ方向がＮ極である。永久磁石Ｍｇ２２は、＋Ｚ方向がＮ極であり、－Ｚ方向がＳ極である。永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、Ｚ方向において、互いに極性が逆になるように配置されている。なお、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、半円弧状であってもよい。また、例えば、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、それぞれ、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇ２で構成されていてもよい。

Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、それぞれ、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１に対向している。Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、それぞれ、Ｚ方向において、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向するフランジ１２５の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２１は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向する‐Ｘ方向のフランジ１２５の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２３は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２１に対向する＋Ｘ方向のフランジ１２５の内周部に配置される。

Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、それぞれ、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２２に対向している。Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、それぞれ、Ｚ方向において、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向するベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。
Ｚ変位センサＳｃ２２及びＳｃ２４は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。変位センサＳｃ２２は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向する‐Ｘ方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。Ｚ変位センサＳｃ２４は、フランジ１１３に配置された永久磁石Ｍｇ２２に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の下側段差部の内周部に配置される。

Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向している。なお、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向していなくともよい。
Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向している。なお、Ｚ変位センサＳｃ２３及びＳｃ２４は、Ｚ方向において、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を間に挟んで、対向していなくともよい。

Ｚ変位センサＳｃ２は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及びフランジ１１３の間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等が充填した場合であっても、安定して検出することができる。
トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置１００の下部の－Ｚ方向に配置される。トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置１００において回転駆動軸１０６のＸ方向及びＹ方向への変位が小さい位置に配置される。例えば、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置１００の下部（回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の根本部分）又はθ軸モータ１０７の近傍に配置される。ワーク保持装置１００の下部の－Ｚ方向にトルク検出器Ｄｃ３を配置することにより、トルク検出器Ｄｃ３による回転駆動軸１０６のトルクの検出の精度を向上することができる。なお、トルク検出器Ｄｃ３は、ワーク保持装置１００において図２に示した例以外の位置に配置されていてもよい。

トルク検出器Ｄｃ３は、磁性体Ｍｇ３１（Ｍｇ３）と、センサ（以下、トルクセンサ又はθセンサと称する場合もある）Ｓｃ３１（Ｓｃ３）、及びＳｃ３２（Ｓｃ３）とを有する。磁石Ｍｇ３１は、例えば、永久磁石Ｍｇ３１である。
永久磁石Ｍｇ３１は、回転駆動軸１０６の－Ｚ方向の軸部の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）である。なお、永久磁石Ｍｇ３１は、リング状（ドーナツ状）でなくてもよい。例えば、永久磁石Ｍｇ３１は、外周部に沿って所定の間隔で配置された複数の永久磁石Ｍｇで構成されていてもよい。

θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、それぞれ、Ｘ方向において、永久磁石Ｍｇ３１に対向している。θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、それぞれ、Ｘ方向において、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向するベース１０５の内周部に配置される。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、Ｘ方向において、基準軸に対して対称に配置される。θセンサＳｃ３１は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向する－Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。θセンサＳｃ３２は、回転駆動軸１０６の軸部に配置された永久磁石Ｍｇ３１に対向する＋Ｘ方向のベース１０５の内周部に配置される。

θセンサＳｃ３１は、電磁誘導を利用して検出するため、例えば、ベース１０５及び回転駆動軸１０６の軸部との間の空隙に伝熱及び振動特性を最適化するために流体等を充填した場合であっても、安定して検出することができる。

（ＸＹ変位センサ）
Ｘ方向及びＹ方向の変位検出について説明する。
図３は、ＸＹ変位センサＳｃ１２の構成例を示す模式図である。図３（Ａ）は、ＸＹ変位センサＳｃ１２を模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、－Ｚ方向から観た場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の斜視図である。なお、図３では、ＸＹ変位センサＳｃ１２を用いて説明するが、他のセンサＳｃ、例えば、ＸＹ変位センサＳｃ１及びＺ変位センサＳｃ２も同等の構成である。
ＸＹ変位センサＳｃ１２は、筒状部材２０１、ストッパ２０３、蓋２０４、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃを有する。

筒状部材２０１は、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ（付勢部材）２０９Ｃを内部に収容する。
筒状部材２０１の－Ｘ方向の端部の開口には、ストッパ２０３が固定（又は嵌合）される。ストッパ２０３は、中心部に孔２０２が形成されている。筒状部材２０１の＋Ｘ方向の端部の開口（ストッパ２０３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋２０４が固定される。
コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置される。なお、コイル２００Ｃ、仕切り板２０５Ｃ、永久磁石ＰＭｇ１２、及びバネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内で同軸に配置されていなくともよい。

コイル２００Ｃは、その一方端（Ｆｒ）がストッパ２０３に固定され、一方端（Ｆｒ）と反対側の他方端（Ｂｋ）が仕切り板２０５Ｃに固定される。コイル２００Ｃは、筒状部材２０１内で伸縮自在に設けられる。仕切り板２０５Ｃは、筒状部材２０１内でＸ方向に摺動可能に設けられる。
仕切り板２０５Ｃが‐Ｘ方向に摺動、移動、若しくは変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が収縮し、コイルの両端間（Ｆｒ－Ｂｋ間）の長さである「ｌｅｎ」は減少する。仕切り板２０５Ｃが＋Ｘ方向に摺動、移動、又は変位する場合、コイル２００Ｃの中間部（Ｍｉｄ）が伸長し、長さｌｅｎは増大する。

なお、筒状部材２０１には、側面にスリット２０８が設けられ、このスリットからは、コイル２００Ｃの一方端（Ｆｒ）側の配線２１０、及び、他方端（Ｂｋ）側の配線２１１が引き出される。更に、円柱状である仕切り板２０５Ｃの外周には、突起２０７が設けられ、これがスリット２０８に嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板２０５Ｃは、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。

永久磁石ＰＭｇ１２は、仕切り板２０５Ｃの中心部に嵌め込まれて固定される。永久磁石ＰＭｇ１２の－Ｘ方向の極性は、Ｓ極であり、永久磁石ＰＭｇ１２の＋方向の極性は、Ｎ極である。永久磁石ＰＭｇ１２は、内周部の極性がＳ極であり、外周部の極性がＮ極である永久磁石Ｍｇ１１との間で引力を生ずる。永久磁石ＰＭｇ１２は、仕切り板２０５Ｃに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ１２に与えられる永久磁石Ｍｇ１１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板２０５Ｃにかかる力も変化する。

上述のとおり、ストッパ２０３の中心には孔２０２が設けられており、ストッパ２０３はリング状である。永久磁石ＰＭｇ１２は、フランジ１１２に配置された永久磁石Ｍｇ１１からの磁力を受けて仕切り板２０５Ｃを前後に変位させる力を生じる。そのため、ストッパ２０３が孔２０２を有していると、永久磁石ＰＭｇ１２は、永久磁石Ｍｇ１１からの磁力の影響を受けやすく、変位センサとしての感度が向上する。なお、磁力の調整が必要な場合は、ストッパ２０３は、円板状（孔があいていない形態）であってもよい。

バネ２０９Ｃは、筒状部材２０１内において、仕切り板２０５Ｃを挟んでコイル２００Ｃが配置された空間と反対側の空間に配置される。バネ２０９Ｃは、仕切り板２０５Ｃと、蓋２０４とに固定される。これらは、仕切り板２０５Ｃをその復元力によって摺動させる摺動機構として機能する。
一形態として、仕切り板２０５Ｃが基準状態から－Ｘ方向に変位すれば、摺動機構は、復元力によりこれを＋Ｘ方向に戻そうとして引張応力を発生する。逆に、仕切り板２０５Ｃが基準状態から＋Ｘ方向に変位すれば、摺動機構は、これを復元力によりこれを－Ｘ方向に戻そうとして圧縮応力を発生する。
また、コイル２００Ｃは、交流電流が印加される電気的な素子である一方、弾性体としての性質も有しており、その長さｌｅｎに応じた復元力を生じ、仕切り板２０５Ｃに対し、これを変位させ得る力を与える。

仕切り板２０５Ｃには、上述のとおり、（Ａ）コイル２００Ｃの復元力、（Ｂ）永久磁石Ｍｇ１１から永久磁石ＰＭｇ１２が受ける引力、（Ｃ）バネ２０９Ｃの復元力（又は付勢力）等が働いている。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の特徴点の１つとして、回転駆動軸１０６が基準位置で回転するとき（基準状態のとき）、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力のつり合いが実現する点が挙げられる。
典型的には、回転駆動軸１０６の回転中心がθ軸であるとき、仕切り板２０５Ｃにおいて、上記（Ａ）～（Ｃ）を含む力の平衡状態（力学的平衡状態）が実現する。

基準状態における力の釣合いは、コイル２００Ｃのばね定数（材質、太さ、巻数、及び、直径）、コイル２００Ｃの伸長・圧縮の具合、永久磁石Ｍｇ１１・永久磁石ＰＭｇ１２の磁力、ストッパ２０３の形状（孔の有無）・材質・厚み、バネ２０９Ｃのばね定数等を調整することで容易に実現できる。基準状態における永久磁石Ｍｇ１１とＸＹ変位センサＳｃ１２の位置等に応じて上記各要素を適宜調整すればよい。
ＸＹ変位センサＳｃ１２の各部の材質は特に制限されず、ワーク保持装置１００の他の部分（例えば、ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６）と同様としてもよい。ベース１０５、及び、回転駆動軸１０６等の材質が同じだと、伝熱、及び／又は、振動特性等を揃えることができ、より高感度の測定ができる。
また、θ軸モータ１０７から発生する磁気による影響をより抑制できる観点では、筒状部材２０１は磁気シールド性の材質（例えば、強磁性体、パーマロイ等）であってもよい。また、熱による影響をより抑制できる観点では、低熱膨張性の材質を用いてもよい。

前述した例に示すように、磁性体Ｍｇ同士の間隔や磁性体Ｍｇ等の材質を適切にすることで、熱による磁束への影響及び自己インダクタンスへの影響を無視できるほど小さくし、検出器Ｄｃによる変位検出への影響を抑制することができる。
次に、上記の構成を有するＸＹ変位センサＳｃ１２によって、Ｘ方向及びＹ方向の変位を検出する機序について説明する。
図４は、回転駆動軸１０６の変位、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の変位と、ＸＹ変位センサＳｃ１２の応答との関係の説明するための模式図である。
図４（Ａ）は、回転駆動軸１０６の回転軸が基準位置にある場合、すなわち回転駆動軸１０６が基準状態である場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。

回転駆動軸１０６が基準状態である場合、永久磁石Ｍｇ１１は、Ｘ方向（又はＹ方向）の位置（ＸＹ基準位置と称する場合もある）２２０にある。このとき、ＸＹ変位センサＳｃ１２の仕切り板２０５Ｃでは力学的平衡状態が実現されている。すなわち、（Ａ）～（Ｃ）を含む力が釣合い、回転駆動軸１０６が回転しても、仕切り板２０５Ｃは摺動しない（その場で留まる）。このときのコイル２００Ｃ長さを、初期値としてｌｅｎ＝１．２とする（説明上の値である）。
コイル２００Ｃには、交流電流が印加される。回転駆動軸１０６が基準位置で回転しても、コイル２００Ｃと永久磁石Ｍｇ１１との距離は不変であり、コイル２００Ｃを貫く磁束に変化はない。そのため、コイル２００Ｃには、交流電源の周波数、及び、回路の各定数等に応じた所定の電圧が生ずる。

図４（Ｂ）は、回転駆動軸１０６の回転軸が基準位置から＋Ｘ方向に所定量変位した場合の変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸１３）の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、＋Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０からＸＹ変位センサＳｃ１２に接近したことにより、永久磁石ＰＭｇ１２が永久磁石Ｍｇ１１から受ける引力が増大し、永久磁石ＰＭｇ１２には、－Ｘ方向へ変位する力が生ずる。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、仕切り板２０５Ｃは永久磁石Ｍｇ１１に接近する－Ｘ方向に変位する。

この変位により、コイル２００Ｃが圧縮され、バネ２０９Ｃが伸長されるため、それぞれの復元力が変化する。そのため、一定程度、仕切り板２０５Ｃが変位すると、再び力の釣合いが実現し、仕切り板２０５Ｃの摺動は、ある位置で停止する。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．０とする。すなわち、圧縮量は、Δｌｅｎ＝０．２となる。
なお、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．０」の数値は説明のためのもので、圧縮されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。

回転駆動軸１０６がこの位置で回転するとき、永久磁石Ｍｇ１１と、永久磁石ＰＭｇ１２との距離は変化しない。すなわち、コイル２００Ｃを貫く磁束は経時的に変化しない。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が接近した分、永久磁石ＰＭｇ１２も接近するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６が基準状態である場合と比較して、その絶対量も略同一となる。すなわち、回転駆動軸１０６の変位によってコイル２００Ｃを貫く磁束の変化が抑制される。これにより、誘導起電力がより小さく抑えられるため、ＸＹ変位センサＳｃ１の精度が向上する（後段で詳述する）。

図４（Ｃ）は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸１３）が基準位置から－Ｘ方向に所定量変位した場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の応答を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ１１は、回転駆動軸１０６の回転軸の変位によって、ＸＹ基準位置２２０から、－Ｘ方向へと変位する。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ位置２２０から－Ｘ方向に離隔したことにより、永久磁石Ｍｇ１１はＸＹ変位センサＳｃ１２から離れるため、永久磁石ＰＭｇ１２が受ける引力が減少し、永久磁石ＰＭｇ１２に生じていた、－Ｘ方向へ変位する力が減少する。すると、仕切り板２０５Ｃの力学的平衡状態が崩れ、バネ２０９Ｃによる復元力、及び、コイル２００Ｃによる復元力によって、仕切り板２０５Ｃは、＋Ｘ方向へと変位する。

この変位により、コイル２００Ｃが伸長され、バネ２０９Ｃは圧縮されるため、それぞれの復元力が変化する。そのため、一定程度、仕切り板２０５Ｃが変位すると、再び力の釣合いが実現し、仕切り板２０５Ｃの摺動は、ある位置で停止する。
この際のコイル２００Ｃの長さをｌｅｎ＝１．５とする。すなわち、図４（Ａ）の場合と比較した伸長量は、Δｌｅｎ＝０．５となる。
なお、伸長されたコイル２００Ｃの長さは永久磁石Ｍｇ１１の変位量、すなわち、回転駆動軸１０６の変位量に応じて定まる。この「１．５」の数値は説明のためのもので、伸長されたコイル２００Ｃの長さは、回転駆動軸１０６の変位量に応じて任意の値を取り得る。

回転駆動軸１０６がこの位置で回転するとき、永久磁石Ｍｇ１１と、永久磁石ＰＭｇ１２との距離は変化しない。すなわち、コイル２００Ｃを貫く磁束は経時的に変化しない。
更に、永久磁石Ｍｇ１１が離隔した分、永久磁石ＰＭｇ１２も離隔するため、両者の磁束を合成すると、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、基準状態と比較して、その絶対量も略同一となる。

また、ＸＹ変位センサＳｃ１２の検知法は、電磁誘導を利用したものであるため、透磁率が水、油、又は空気等であまり変化しないため、周囲の環境が変化しても安定して検知することができる。つまり、ＸＹ変位センサＳｃ１２の検知法は、耐環境性を有する。

上述のとおり、ＸＹ変位センサＳｃ１２では、回転駆動軸１０６が変位すると、コイル２００Ｃの長さが変化する。コイル２００Ｃには交流電流が印加されており、このときに起こるコイル２００Ｃの電圧波形の変化について説明する。
まず、交流電流が印加された一般的なコイルの電圧波形について説明する。
図５は、交流電流が印加された抵抗（Ｒ）－コイル（Ｌ）直列回路の説明図である。回路２５０は、抵抗２５２とコイル２５３とが直列に配置され、交流電源２５１によって交流電流２５４が印加された回路である。この回路２５０は、変位センサ１１６Ｃの等価回路である。

交流電流の角周波数をωとすると、交流電源２５１は図中に記載された式（１）で表される。式（１）において、Ａは定数、ｔは時間を表す。
抵抗２５２の抵抗値をＲ、コイル２５３の自己インダクタンスをＬとすると、交流電流２５４は、式（２）で表される。このとき、φは式（３）で表される。
結局、コイル２５３にかかる電圧Ｖ_Ｌは、式（４）で表され、Ａ、Ｒ、及び、ωは回路に固有の定数、又は、固定できる定数であることから、電圧Ｖ_Ｌは、Ｌの関数となる。

コイル２５３の自己インダクタンスＬは、透磁率、コイルの巻き数、断面積、及び、長さ等により決まるが、同一のコイルを基準とすると、長さの関数といえる。
上記のとおりであるから、交流電流が印加されたコイル２００Ｃの長さが変化すると、コイル２００Ｃの自己インダクタンスＬが変化し、その変化は、電圧変化、典型的には、時間－電圧波形（以下単に、電圧波形ともいう。）の振幅の変化として検知できる。
すでに説明したとおり、コイル２００Ｃに永久磁石Ｍｇ１１が接近し、又は、離隔した場合、永久磁石ＰＭｇ１２がそれに応じて接近し、又は、離隔するため、結果として、コイル２００Ｃを貫く磁束は、回転駆動軸１０６の位置によらず略同一となる。

このため、ＸＹ変位センサＳｃ１２では、コイル内の磁束の変化により生ずる誘導起電力が小さく抑制されおり、コイル２００Ｃの電圧波形の変化は、略自己インダクタンスの変化に帰結できる。すなわち、コイル２００Ｃの電圧波形の変化は、回転駆動軸１０６の変位を表す。
図６は、回転駆動軸１０６の変位に伴うコイルの電圧波形の変化の説明図である。

図６（Ａ）は、基準状態におけるＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０にあるとき、コイル２００Ｃの長さはすでに説明したとおりｌｅｎ＝１．２（説明のための数値）となる。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は、左図のとおりである。なお、図中、横軸は時間、縦軸は、電圧を表している。
電圧波形２４０は、角周波数ωに応じた位相の波形となっており、その振幅は１．０となっている。

次に、図６（Ｂ）は、回転駆動軸１０６の回転軸（θ軸１３）が基準位置から、＋Ｘ方向に変位した場合、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０よりも＋Ｘ方向にある場合のＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。
このとき、コイル２００Ｃは圧縮され、長さｌｅｎ＝１．０となり、Δｌｅｎ＝－０．２となる（本図では、便宜的に、圧縮を表す符号「－」を含めてΔｌｅｎを表記する）。

この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は左図のとおりである。電圧波形２４１は、基準電圧波形（基準状態での電圧波形）、すなわち、電圧波形２４０と比較すると、同位相ながら、振幅が１．２倍となる。ここで、コイル２００Ｃの自己インダクタンスＬは、以下の式、

で表される。上記式において、μ_０はコイルの芯の透磁率、Ｎはコイルの巻き数、Ｓはコイルの断面積、及び、ｌｅｎはコイルの長さを表す。また、コイル２００Ｃにかかる電圧は、図７の式（４）すなわちＶ＝ωＬＩで表されるため、基準状態における電圧をＶとし、変位後の電圧をＶ′とすると、これらの関係は、以下の式、

で表される。上記式において、Ｌ′、Ｌは、それぞれの場合におけるコイル２００Ｃの自己インダクタンスを表す。すでに説明したとおり、コイル２００Ｃの自己インダクタンスの計算式において、コイル２００Ｃの長さ以外の変数は、コイル２００Ｃに固有の定数とみなせるため、自己インダクタンスＬ′、及び、Ｌの関係は、以下の式、

で表される。なお、このときΔｌｅｎは、圧縮の場合は「－」符号、伸長の場合は「＋」符号とする。そうすると、図６（Ｂ）における、電圧波形２４１と、電圧波形２４０との関係（Ｖ′／Ｖ）は、以下の式で表される自己インダクタンスの関係から説明できる。

すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の変位は、電圧波形（特に振幅）と基準電圧波形との差により検知できる。
図６（Ｃ）は、回転駆動軸１０６が基準位置から、－Ｘ方向に変位した場合、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１がＸＹ基準位置２２０よりも－Ｘ方向にある場合の、ＸＹ変位センサＳｃ１２の状態と、コイル２００Ｃの電圧波形を示す説明図である。

すでに説明したとおり、このとき、コイル２００Ｃは伸長され、長さｌｅｎ＝１．５となり、Δｌｅｎ＝＋０．３となる（本図では、便宜的に伸長を表す符号「＋」を含めてΔｌｅｎを表記する）。
この際、コイル２００Ｃにかかる電圧波形は左図のとおりである。電圧波形２４２は、基準電圧波形である電圧波形２４０と比較すると、同位相ながら、振幅が０．８倍となる。
このとき、電圧波形２４２（Ｖ″）と、電圧波形２４０（Ｖ）との関係（Ｖ″／Ｖ）は、以下の式で表される自己インダクタンスの関係から説明できる。

このように、基準電圧波形（Ｖ）と、変位後のコイル２００Ｃの電圧（Ｖ′、Ｖ″）波形を比較することにより、回転駆動軸１０６の変位の有無、及び／又は、方向を検知できる。
更に、自己インダクタンスと、電圧との関係を利用して、変位量を計算することもできる。

図７は変位量の計算方法を示す説明図である。
図７（Ａ）は、基準電圧波形である。
このとき、電圧Ｖは、図中の式（５）により表され、電圧Ｖは、自己インダクタンスＬに比例し（式（６））、Ｌは、式（７）により表される。コイル２００Ｃの長さｌｅｎは、コイル２００Ｃの長さの初期値（基準状態におけるコイル２００Ｃの長さ）であり、予め測定し、記憶することができる定数である。

図７（Ｂ）は、回転軸が＋Ｘ方向に変位した場合のコイル２００Ｃの電圧波形を表す図である。
このとき、自己インダクタンスＬ′とＬとの関係は、式（８）で表され、かつ、Ｌ′は、式（９）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１０）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。
仕切り板２０５Ｃの変位量と、回転駆動軸１０６の変位量との関係についての相関（例えば、検量線）を予め得ておけば、Ｖ′の測定値から仕切り板２０５Ｃの変位量を計算し、この変位量から、回転駆動軸１０６の変位量を計算できる。

図７（Ｃ）は、回転軸が－Ｘ方向に変位した場合のコイル２００Ｃの電圧波形を表す図である。
このとき、自己インダクタンスＬ″とＬとの関係は、式（１１）で表され、かつ、Ｌ″は、式（１２）により計算される。なお、この際のΔｌｅｎは、伸縮量の絶対値を表す。
すると、伸縮量Δｌｅｎと、コイル２００Ｃの長さの初期値との関係は、式（１３）で表され、これにより、仕切り板２０５Ｃの変位量（及びその方向）を定量できる。

以上、ＸＹ変位センサＳｃ１２について説明したが、以上は、ＸＹ変位センサＳｃ１１についても同様であり、更に複数設置されるＸＹ変位センサＳｃ１についても同様である。ワーク保持装置１００が有するＸＹ変位センサＳｃ１は、いずれも同一の構造であり、実質的に同一であることが好ましい。「同一の構造」には、コイルの材質、断面積、巻き数、及び、初期長さ等のコイルの特性も含まれる。なお、ワーク保持装置１００が有するＸＹ変位センサＳｃ１は、異なる構造であってもよい。

図８は、＋Ｚ方向からＸＹ変位検出器Ｄｃ１を観た場合の永久磁石Ｍｇ１１に対向する複数のＸＹ変位センサＳｃ１の配置を示す平面断面図である。
ＸＹ変位検出器Ｄｃ１は、永久磁石Ｍｇ１１と、センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４とを有する。なお、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１１と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１２と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１３と、永久磁石Ｍｇ１１及びセンサＳｃ１４との組み合わせをそれぞれＸＹ変位検出器Ｄｃ１と称してもよい。

永久磁石Ｍｇ１１は、＋Ｚ方向から観た場合に、リング状（ドーナツ状）である。回転駆動軸１０６が基準位置で回転する場合、永久磁石Ｍｇがリング状である方がＸＹ変位センサＳｃ１により得られる電圧波形が簡易なものとなるため、変位の量、及び変位の方向等（以下、「変位量等」と称する場合もある）の計算処理が容易となる点で好ましい。

永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘って同一極性である。言い換えると、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘って同一極性である。なお、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘って同一極性でなくともよい。例えば、永久磁石Ｍｇ１１の外周部は、所定の間隔を置いて配置された同一極性の複数の永久磁石で構成されていてもよい。言い換えると、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘って同一極性でなくてもよい。永久磁石Ｍｇ１１の内周部は、所定の間隔を置いて配置された同一極性の複数の永久磁石で構成されていてもよい。

永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘ってＮ極であり、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘ってＳ極である。なお、ＸＹ変位センサＳｃ１との間で力学的平衡状態を実現できれば、永久磁石Ｍｇ１１の極性は、図８に示した例と逆であってもよい。つまり、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の極性は、全周囲に亘ってＳ極であり、永久磁石Ｍｇ１１の内周部の極性は、全周囲に亘ってＮ極であってもよい。

ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４は、永久磁石Ｍｇ１１を囲うように配置されている。図８に示した例では、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４は、記載の順番で、基準軸を中心として時計周りに角度９０度毎に配置されている。ＸＹ変位センサＳｃ１１及びＳｃ１２は、Ｘ方向において基準軸に対して対称に配置されている。ＸＹ変位センサＳｃ１３及びＳｃ１４は、Ｙ方向において基準軸に対して対称に配置されている。

回転駆動軸１０６が基準状態である場合、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４と、永久磁石Ｍｇ１１とのそれぞれの距離は、同じである。なお、回転駆動軸１０６が基準状態である場合、ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１３、及びＳｃ１４と、永久磁石Ｍｇ１１とのそれぞれの距離は、異なっていてもよい。

各ＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４がそれぞれ有する永久磁石ＰＭｇ１１、ＰＭｇ１３、ＰＭｇ１２、及びＰＭｇ１４の磁極は、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の磁極に対して引力が働くように配置される。すなわち、永久磁石Ｍｇ１１の外周部の磁極がＮ極であるため、永久磁石ＰＭｇ１１、ＰＭｇ１３、ＰＭｇ１２、及びＰＭｇ１４の内周部の磁極は、それぞれ、Ｓ極となるよう配置される。

これにより、いずれのＸＹ変位センサＳｃ１１、Ｓｃ１３、Ｓｃ１２、及びＳｃ１４の仕切り板に対しても、永久磁石Ｍｇ１１から引力が働く。
なお、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一が好ましい。
また、コイル２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、及び、２００Ｄの直径Ｄ_Ｘ（－）、Ｄ_Ｙ（＋）、Ｄ_Ｘ（＋）、及び、Ｄ_Ｙ（－）は、永久磁石Ｍｇ１１のＺ軸方向の幅（高さ）と比較したとき、より大きいことが好ましい。このように構成することで、永久磁石Ｍｇ１１が熱により膨張、又は、収縮した場合でも、各コイルを貫く磁束がより変化しにくい。

磁束密度＝磁束／面積で定義されるところ、例えば、温度変化により永久磁石Ｍｇが膨張すると、面積が増大する分、磁束密度が減少することがある。このような場合でも、コイルの直径をより大きくしておくと、コイルを貫く磁束自体の変化は抑制できる。磁束の変化により誘導起電力が生じて変位センサの精度が低下することを抑制できる。
本実施形態では、永久磁石Ｍｇ１１の外周に沿ってＸＹ変位センサＳｃ１が４つ配置されており、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれでは、ＸＹ変位センサＳｃ１が永久磁石Ｍｇ１１を挟んで対向している。そのため、対向するＸＹ変位センサＳｃ１の信号を合成することで、増幅し、より感度を向上できる。
なお、本実施形態のワーク保持装置１００が有するＸＹ変位センサＳｃ１の数は４個に限定されず、１個以上が好ましく、２個以上がより好ましく、３個以上が更に好ましい。

ＸＹ変位センサＳｃ１が３個以上であると、回転駆動軸１０６のＸＹ平面内の変位方向をより正確に検知しやすい。このときのＸＹ変位センサＳｃ１の位置は特に限定されないが、永久磁石Ｍｇ１１の外周に沿ってＮ個のＸＹ変位センサＳｃ１を配置する場合、Ｎ個のＸＹ変位センサＳｃ１は、基準軸を中心とする円周方向で角度３６０／Ｎ度毎に配置されることが好ましい。

（Ｚ変位センサ）
次に、Ｚ方向の変位検出について説明する。
図９は、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２とＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２との位置関係を示す模式図である。
永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２は、フランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２１は、永久磁石Ｍｇ２１の＋Ｚ方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２１の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。永久磁石Ｍｇ２２は、永久磁石Ｍｇ２２の＋Ｚ方向の極性が、Ｓ極であり、永久磁石Ｍｇ２２の－Ｚ方向の極性が、Ｎ極であるように配置される。

図９では、回転駆動軸１０６が基準状態である場合、フランジ１１３（すなわち回転駆動軸１０６）は、Ｚ方向の位置（以下、Ｚ基準位置と称する場合もある）３２０にある。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、すでに説明したＸＹ変位センサＳｃ１２と実質的に同一の変位センサである。
Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２は、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１と、ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ（付勢部材）３０９Ａ及び３１９Ａとを有する。
筒状部材３０１及び３１１は、それぞれ、交流電流が印加されたコイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとを内部に収容する。

筒状部材３０１の－Ｚ方向の端部の開口には、ストッパ３０３が固定（又は嵌合）される。ストッパ３０３は、中心部に孔が形成されている。筒状部材３０１の＋Ｚ方向の端部の開口（ストッパ３０３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋３０４が固定される。
筒状部材３１１の＋Ｚ方向の端部の開口には、ストッパ３１３が固定（又は嵌合）される。ストッパ３１３は、中心部に孔が形成されている。筒状部材３１１の－Ｚ方向の端部の開口（ストッパ３１３が固定された端部と反対側の端部の開口）には、蓋３１４が固定される。

ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で同軸上に配置される。なお、ストッパ３０３及び３１３と、コイル３００Ａ及び３１０Ａと、永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２と、バネ３０９Ａ及び３１９Ａとは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で同軸上に配置されていなくてもよい。

コイル３００Ａ及び３１０Ａの一方端は、それぞれ、ストッパ３０３及び３１３に固定され、一方端と反対側の他方端は、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａに固定される。コイル３００Ａ及び３１０Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内で伸縮自在に設けられている。仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内でＺ方向に摺動可能に設けられる。
なお、筒状部材３０１及び３１１には、側面にスリットが設けられ、このスリットからは、コイル３００Ａ及び３１０Ａの一方端側の配線、及び、他方端側の配線が引き出される。更に、円柱状である仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａの外周には、突起が設けられ、これがスリットに嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａは、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。

永久磁石ＰＭｇ２１及びＰＭｇ２２は、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａの中心部に嵌め込まれて固定される。
永久磁石ＰＭｇ２１は、－Ｚ方向の極性がＮ極であり、＋Ｚ方向の極性がＳ極である永久磁石Ｍｇ２１との間で引力を生じる。永久磁石ＰＭｇ２１は、仕切り板３０５Ａに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ２１に与えられる永久磁石Ｍｇ２１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板３０５Ａにかかる力も変化する。

永久磁石ＰＭｇ２２は、＋Ｚ方向の極性がＮ極であり、－Ｚ方向の極性がＳ極である永久磁石Ｍｇ２２との間で引力を生じる。永久磁石ＰＭｇ２２は、仕切り板３１５Ａに固定されるため、永久磁石ＰＭｇ２２に与えられる永久磁石Ｍｇ２２からの引力の大きさが変化すると、仕切り板３１５Ａにかかる力も変化する。
バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、筒状部材３０１及び３１１内において、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａ内を挟んでコイル３００Ａ及び３１０Ａが配置された空間と反対側の空間に配置される。バネ３０９Ａ及び３１９Ａは、それぞれ、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａと、蓋３０４及び３１４とに固定される。これらは、仕切り板３０５Ａ及び３１５Ａをその復元力によって摺動させる摺動機構として機能する。なお、重力による影響を考慮して、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２のバネ３０９Ａ及び３１９Ａの強度は、ＸＹ変位センサＳｃ１２のバネ２０９Ｃの強度よりも高くしてもよい。

フランジ１１３（すなわち、回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にあるとき、仕切り板３０５Ａ（３１５Ａ）にそれぞれかかる以下の（Ａ）～（Ｃ）を含む力の釣合いが実現する。
（Ａ）コイル３００Ａ（３１０Ａ）の復元力、
（Ｂ）永久磁石Ｍｇ２１（Ｍｇ２２）から、永久磁石ＰＭｇ２１（Ｐｍｇ２２）が受ける引力、
（Ｃ）摺動機構であるバネ３０９Ａ（３１９Ａ）の復元力
そのため、回転駆動軸１０６が回転しても、仕切り板３０５Ａ（３１５Ａ）は静止する。

なお、ＸＹ変位センサＳｃ１２と異なり、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２では、仕切り板３０５Ａ、及び、仕切り板３１５Ａにそれぞれ生ずる重力によって、コイル３００Ａは圧縮され、コイル３１０Ａは伸長される。そのため、Ｚ変位センサＳｃ２１、及び、Ｚ変位センサＳｃ２２に同一のセンサを用いると、第２のフランジがＺ基準位置３２０にあるときのコイル３００Ａ、及び、コイル３１０Ａの長さに差が生ずる。
上記差は、Ｚ基準位置３２０における各コイルの自己インダクタンスの初期値の差として現れる。

すでに説明したとおり、回転駆動軸１０６の変位は、この初期値と、測定値との差として計算される。したがって、上記のようにＺ方向に永久磁石Ｍｇ２１、及びＭｇ２２を挟んで対向する上下のＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の自己インダクタンスの初期値に差があったとしても、結局はキャンセルされ、測定値には実質的な差は生じない。
しかしながら、変位量等の計算をより容易にできる観点では、Ｚ基準位置３２０において、コイル３００Ａの長さと、コイル３１０Ａの長さとが同一となるように調整されることが好ましい。

この調整は、典型的には、バネ３０９Ａ、及び、バネ３１９Ａのばね定数を調整したり、仕切り板３０５Ａ、３１５Ａの重さを調整したりすることによって容易に実施できる。
コイル３００Ａ、及び、３１０Ａのばね定数によっても調整は行えるが、それにより自己インダクタンスに変化が生ずる可能性があるため、上述のように、バネ３０９Ａ、及び、バネ３１９Ａ（摺動機構）の復元力の強さを調整することが好ましい。

図１０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）の変位による、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の状態の変化の説明図である。
具体的には、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）が、Ｚ基準位置３２０と比較して、＋Ｚ方向に変位した場合を表す。
Ｚ変位センサＳｃ２１では、永久磁石Ｍｇ２１からの引力が増加して、仕切り板３０５Ａにおける力の釣合いが崩れ、仕切り板３０５Ａは－Ｚ方向に変位する。その後、バネ３０９Ａの復元力、コイル３００Ａの復元力が増大し、仕切り板３０５Ａが－Ｚ方向に一定程度変位した状態で、再び平衡状態が実現される。
これによって、コイル３００Ａは圧縮された状態となり、その長さｌｅｎ＿ｕｐは、基準状態と比較して、Δｌｅｎ＿ｕｐ（－）だけ減少する。

一方、Ｚ変位センサＳｃ２２では、永久磁石Ｍｇ２１からの引力は減少する。これにより仕切り板３１５Ａにおける力の釣合いが崩れ、コイル３１０Ａの復元力、及び、バネ３１９Ａの復元力により、仕切り板３１５Ａは、－Ｚ方向に変位し、結果として、コイル３１０Ａは伸長する。コイル３１０Ａの長さｌｅｎ＿ｄｎは、基準状態と比較して、Δｌｅｎ＿ｄｎ（＋）だけ増加する。

このように各コイルの長さが変化すると、それに応じてコイル３００Ａ（３１０Ａの自己インダクタンスが変化し、それぞれのコイルの電圧波形も変化する。
図１０（Ｂ）は、コイル３００Ａの電圧波形（電圧－時間波形）、図１０（Ｃ）は、コイル３１０Ａの電圧波形を表す図（模式図）である。
図１０（Ｂ）では、基準状態における電圧波形３４０と比較して、電圧波形３４１は、同位相であるものの、振幅がより大きい。これは、コイル３００Ａが圧縮されたことによって自己インダクタンスが増加したことに起因する。

一方、図１０（Ｃ）では、基準状態における電圧波形３４０と比較して、電圧波形３４２は、同位相であるものの、振幅がより小さい。これは、コイル３１０Ａが伸長され自己インダクタンスが減少したことに起因する。
図１０（Ｂ）と、図１０（Ｃ）の各電流波形は逆位相である。各コイルにおける電圧波形の位相は、印加する交流電流の極性、及び／又は、コイルの巻き方向等を適宜調整することによって容易に調整できる。
以下では、永久磁石Ｍｇ２１、及びＭｇ２２を挟んで対向する変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２におけるコイル３００Ａ、及び３１０Ａの電圧波形の位相を逆転させることの効果について説明する。

図１１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）が、Ｚ（＋）方向に変位する場合のＺ変位センサＳｃ２１、及び、Ｚ変位センサＳｃ２２のコイル３００Ａ、及び、３１０Ａにかかる電圧波形の説明図である。
このうち、図１１（Ａ）は、Ｚ変位センサＳｃ２１のコイル３００Ａにかかる電圧波形を表す図である。横軸は時間、縦軸は電圧を表している。

図１１（Ａ）において、電圧波形３５０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にある場合の電圧波形を表す。これに対し、電圧波形３５１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０から＋Ｚ方向に変位した場合の電圧波形を表す。フランジ１１３が＋Ｚ方向へ変位すると、コイル３００Ａが圧縮され、自己インダクタンスＬが増加するため、電圧波形の振幅が増大する。

次に、電圧波形３５２は、温度が変化する場合の電圧波形を表す。電圧波形は、Ｚ変位センサＳｃ２１の温度上昇により変化することがある。本実施例におけるコイル３００Ａは空芯コイルであり、温度変化に伴う透磁率μ_０の変化は小さいものの、温度変化によりコイル３００Ａの熱膨張（収縮）によって各定数が変化した結果、自己インダクタンスＬが変化する場合がある。また、温度変化によって抵抗値等も変化する。このような種々の要因により、温度変化に起因して、電圧波形３５１が、電圧波形３５２のようにシフトすることがある。

自己インダクタンスの式には、Ｓ（面積）とｌ（コイル長）が含まれているので、原則として、温度が変化し部材形状が変化（膨張／収縮）すれば、自己インダクタンスは変化することがある。しかし、その度合いは、Ｓ／ｌの効果であり、一般的な条件下では、無視できることが多い。
本発明のワーク保持装置は、加工力による変位をインダクタンスの変化でとらえることを計測原理としている。そのため、上記のように、波形自体がシフトするのは、回路の抵抗成分が温度により変化することをとおして電圧の変動がある場合ということができる。

次に、図１１（Ｂ）は、Ｚ変位センサＳｃ２２のコイル３１０Ａにかかる電圧波形を表す図である。こちらも横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
図１１（Ｂ）において、電圧波形３６０は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０にある場合の電圧波形を表す。これに対し、電圧波形３６１は、フランジ１１３（回転駆動軸１０６）がＺ基準位置３２０から＋Ｚ方向に変位する場合の電圧波形を表す。フランジ１１３が＋Ｚ方向へ変位すると、コイル３１０Ａが伸長され、自己インダクタンスＬが減少するために、電圧波形の振幅が増大する。

電圧波形３６２は、温度が上昇した場合の電圧波形を表す。Ｚ変位センサＳｃ２２がＺ変位センサＳｃ２１と同一のセンサである場合、その温度変化への感度は同様であり、結果として電圧波形３６１と比較すると、電圧波形３６２は全体が縦軸＋方向にシフトする。

図１１（Ｃ）は電圧波形３５１と電圧波形３６１との差分である電圧波形３７１を表す図である。電圧波形３５１と電圧波形３６１とが逆位相であることにより、その差分である電圧波形３７１は、電圧波形３５１、及び、電圧波形３６１の単独の波形と比較して、振幅が増大する。
すなわち、電圧波形を逆位相とすることにより、変位を検出するための信号をより大きくできる。言い換えれば、ダイナミックレンジをより広くすることができ、感度が向上する。

図１１（Ｄ）は、温度変化によるドリフト後の電圧波形３５２と電圧波形３６２との差分による出力波形である電圧波形３７２を表す図である。電圧波形３５２と電圧波形３６２とが逆位相とされているため、その差分をとると、温度上昇によるドリフト分がキャンセルされ、結果として得られた電圧波形３７２は、図１１（Ｃ）の電圧波形３７１と同一となる。

このように、永久磁石Ｍｇ２１及びＭｇ２２を挟んで対向する２つのＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２のコイルにかかる電圧波形を逆位相とすることで、Ｚ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２２の感度をより向上し、かつ、温度によるドリフトの影響をより小さくできる。この効果は、ＸＹ変位センサＳｃ１においても同様である。
以上、Ｚ変位センサＳｃ２１、及びＳｃ２２の構成について説明したが、上記の構成は、ワーク保持装置１００が有する他のＺ変位センサＳｃ２についても同様である。

また、２つの永久磁石Ｍｇ２を挟んで対向する２つのＺ変位センサＳｃ２が必要であるように記載したが、１つの永久磁石Ｍｇ２に対向する少なくとも１つのＺ変位センサＳｃ２が配置されていればよい。
図１２は、＋Ｚ方向から観た永久磁石Ｍｇ２１及びＺ変位センサＳｃ２のコイル３００Ａ～３００Ｄの配置の一例を示す模式図である。
図１２には、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７を示している。

Ｚ変位センサＳｃ２１は、コイル３００Ａを有し、Ｚ変位センサＳｃ２３は、コイル３００Ｃを有し、Ｚ変位センサＳｃ２５は、コイル３００Ｂを有し、Ｚ変位センサＳｃ２７は、コイル３００Ｄを有する。図１２には、説明の便宜上、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７について、コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び３００Ｄのみを示しているが、実際には、それぞれ、図９に示したＺ変位センサＳｃ２の構成を有する。
コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの巻き数、直径、及び、材質等のコイルの特性はいずれも同一であることが好ましい。
また、コイル３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、及び、３００Ｄの直径Ｄ_Ｚ（＋）は、永久磁石Ｍｇ２１のＺ方向の幅と比較したとき、より大きいことが好ましい。

このように構成することで、永久磁石Ｍｇ２１が熱により膨張、又は、収縮した場合でも、各コイルを貫く磁束がより変化しにくい。磁束が変化しにくいことは、温度変化によって誘導起電力が生ずるのをより抑制できることを意味し、結果として、Ｚ変位センサＳｃ２の精度がより向上する。
以上は、永久磁石Ｍｇ２１の外周、＋Ｚ方向側のＺセンサであるが、永久磁石Ｍｇ２２の外周、－Ｚ方向側にも同様に実質的に同一のＺ変位センサＳｃ２が配置されている。各Ｚ変位センサＳｃ２は、永久磁石Ｍｇ２１、Ｍｇ２２を挟んで対向して配置されている。
Ｚ変位センサＳｃ２がこのように配置されることで、各Ｚ変位センサＳｃ２の出力値の差から、チャックテーブル１０４（θ軸１３）のチルト方向、チルト角を計算することもできる。

（θセンサ）
図１３（Ａ）は、回転駆動軸１０６のθ軸１３周りのトルク検知のためのトルク検出器Ｄｃ３の構成例を模式的示す平面図である。また、図１３（Ｂ）は、その部分拡大図である。
トルク検出器Ｄｃ３は、永久磁石Ｍｇ３１と、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２とを有する。
永久磁石Ｍｇ３１の外周部は、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。つまり、永久磁石Ｍｇ３１の内周部も、異なる磁極（Ｓ極及びＮ極）が円周方向に交互に配置されるように構成されている。
θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向している。なお、θセンサＳｃ３１及びＳｃ３２は、ＸＹ平面において、互いに基準軸を挟んで対向していなくてもよい。
θセンサＳｃ３１は、コイル４００Ａと、電圧変化検出装置４０１Ａとを有する。θセンサＳｃ３２は、コイル４００Ｃと、電圧変化検出装置４０１Ｃとを有する。

電圧変化検出装置４０１Ａは、コイル４００Ａの電圧変化を検出する。電圧変化検出装置４０１Ｃは、コイル４００Ｃの電圧変化を検出する。
回転駆動軸１０６が制止している場合、コイル４００Ｃを貫く磁束をΦとすると、ΔΦ／Δｔがゼロ（０）となるため、電圧変化検出装置４０１Ｃにおいて検出される電圧は０である。

一方、空回転のように、回転駆動軸１０６に負荷がかからず、θ軸１３を中心に（基準状態で）回転するときには、コイル４００Ｃ付近の永久磁石Ｍｇ３１の磁性は規則的に変化し、コイル４００Ｃを貫く磁束も規則的に変化する（周波数ｆ０）。このとき、電圧変化検出装置４０１Ｃは、コイル４００Ｃを貫く磁束の変化による誘導起電力を検出する。この誘導起電力は、周波数ｆ０に応じて規則的に変化する。

研削加工等により、ワークに対してθ軸周りに負荷が加わると、回転速度が変化することがある。このとき、誘導起電力（－Ｎ×ΔΦ／Δｔ）、及び、誘導起電力の周期（周波数ｆ１）は、空回転のときと比較すると、回転速度の変化に応じて、変化する。なお、Ｎはコイルの巻き数である。
θ軸周りに負荷が加わると、θ軸モータ１０７の出力値（電流値、及び、負荷率等、すなわち消費電力）も変化する。上記誘導起電力の周波数ｆ１と、θ軸モータの出力値から、トルク、及び、周方向の力を計算することができる。
θセンサＳｃ３におけるコイル４００Ａ、４００Ｃの巻き数Ｎは等しいことが好ましい。また、コイルの巻き方向を反対にすると、信号が逆位相となり、差分を取ることで、ＸＹセンサ、Ｚセンサと同様に温度補償できる。

また、コイルの直径Ｄ_Ｔ（＋）、及び、Ｄ_Ｔ（－）は、磁極の間隔ＷＤより大きいことが好ましい。このようにすることで、温度変化により永久磁石Ｍｇ３１が膨張／収縮した場合でも、より正確に測定できる。
なお、本実施例では、回転駆動軸１０６の回転速度を上記θセンサＳｃ３により検知することとしているが、上記θセンサＳｃ３に代えて、又は、上記θセンサＳｃ３とともに、一般的なロータリーエンコーダを用いて、回転速度を計算する形態であってもよい。

回転駆動軸１０６のトルクをθ軸モータ１０７の出力値（電流値及び負荷率等（消費電力））とロータリーエンコーダ（図示せず）により検知した回転速度とによりトルク等を検出する場合、トルク検出器Ｄｃ３は、回転駆動軸１０６に設けられていなくともよい。
以上、ＸＹセンサＳｃ１、ＺセンサＳｃ２、及び、θセンサＳｃ３による変位量等の評価方法について説明したが、上記のセンサの測定結果から他の値を計算することもできる。

図１４は、曲げ応力の評価方法の説明図である。
回転駆動軸１０６と一体とされたチャックテーブル１０４上に厚みｈのワークが載置され回転する場合に、回転駆動軸１０６が角度「λ」だけ傾いたとする。
このとき、ワークＷの先端にかかる力Ｆ、ワークＷのチャックテーブル１０４からの延長をＥｖｓとすると、曲げ応力は、（曲げモーメント）／（断面係数）で評価できる。

すなわち、図１６において、ワークＷの半径をＲＤ、チャックテーブル１０４の半径をｒｄとすると、ｂ１で表される線分の長さは、式（１４）で、ｂ２で表される線分の長さは、式（１５）で計算できる。ワークＷの厚みをｈとすると、断面係数は、式（１６）、断面２次モーメントは式（１７）で表され、曲げモーメントは、式（１８）により計算できる。

図１５は、本実施形態の加工装置１の機能ブロック図である。
加工装置１は、ワーク保持装置１００と、加工部６１１とを有する。
加工部６１１は、工具８００及び位置決め機構９００を含む。
ワーク保持装置１００は、制御装置６０１と、センサ部６１０とを有する。
制御装置６０１は、制御部６０２、記憶部６０３、入出力部６０４、通信部６０５、測定部６０６、計算部６０７、及び、調整部６０８を含む。

制御部６０２は、ハードウェアとしてプロセッサを含んで構成され、ワーク保持装置１００の各部、後述するセンサ部６１０、加工部６１１を制御する。
制御部６０２のプロセッサは制御用の集積回路であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やマイクロコントローラ等である。プロセッサは、図示しない作業用ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有するようにしてよい。

記憶部６０３は、ハードウェアとして一般的な情報記憶媒体を含んで構成され、ワーク保持装置１００、センサ部６１０、及び、加工部６１１の制御のために必要な各種パラメータ等を記憶する機能を有する。詳細は後述するが、記憶部６０３は、各変位センサの基準電圧波形を記憶し、これを計算部６０７に提供したり、電圧波形の振幅の変化と、回転駆動軸１０６の基準位置からの変位との関係を表す検量線を記憶し、これを計算部６０７に提供したりする機能を担う。

記憶媒体は、典型的には不揮発性メモリであり、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、及び、ハードディスク等である。

入出力部６０４は、入出力デバイス（タッチパネルディスプレイ等）等の外部機器６４０を接続するためのインタフェースである。制御装置６０１は、入出力部６０４を介して外部機器６４０からの要求信号を受信したり、外部機器６４０に対して情報を送信したりする。なお、制御装置６０１は、入出力部６０４を有していなくてもよい。制御装置６０１が入出力部６０４を有しない場合、ネットワーク６４１からの要求信号を、通信部６０５を介して受信したり、通信部６０５を介して、ネットワーク６４１に接続されたクライアント又はホストコンピュータに情報を送信したりする形態であってもよい。

測定部６０６は、ハードウェアとしてアナログ－デジタル変換回路等を含んで構成され、記憶部６０３に記憶されたプログラムを制御部６０２のプロセッサが実行して実現される機能である。
測定部６０６は、センサ部６１０を制御し、コイルからの入力信号ＡＬ１を変換して処理し、得られた電圧波形ＡＬ２を計算部６０７に提供する。

計算部６０７は、記憶部６０３に記憶されたプログラムを制御部６０２のプロセッサが実行することにより実現される機能である。計算部６０７は、記憶部６０３から提供される基準電圧波形ＡＬ３と、測定部６０６から提供される電圧波形ＡＬ２とを比較し、回転駆動軸１０６の変位を検出する。回転駆動軸１０６が変位している場合、記憶部６０３から提供される検量線ＡＬ４を基に変位量、及び／又は、変位の方向（変位量等）を計算する。なお、計算される値には、回転駆動軸１０６の傾き角度（チルト角）、及び、その量が含まれてもよい。

基準電圧波形と測定された電圧波形との比較の方法は特に制限されないが、所定の方法で計算した評価値と、閾値と比較する方法が挙げられる。評価値としては、例えば、基準電圧波形の振幅と、測定された電圧波形の振幅との差、及び、比等が挙げられる。
なお、計算部６０７は、計算を行う前に、測定された電圧波形を合成したり、差分を取ったりして、新たな波形を取得してもよい。この場合、基準電圧波形として、合成される波形に即したものが予め準備され、記憶部６０３に記憶される。

例えば、所定の磁性体（例えば、永久磁石Ｍｇ１及びＭｇ２）を挟んで互いに対向する１対のセンサ（例えば、ＸＹ変位センサＳｃ１及びＺセンサＳｃ２）の出力の差分を取って比較を行う場合、基準電圧波形も同様にして取得された差分データが準備される。
計算部６０７における、ＸＹ方向、及びＺ方向の変位量の計算方法はすでに説明したとおりである。チルト角度の計算方法は特に制限されないが、例えば、Ｚ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２３とこれらのＺ変位センサＳｃ２１及びＳｃ２３のそれぞれと９０度離間して配置されるＺ変位センサＳｃ２５及びＳｃ２７との計４つのＺ変位センサＳｃ２１、Ｓｃ２５、Ｓｃ２３、及びＳｃ２７のそれぞれの変位量を比較する方法が挙げられる。

調整部６０８は、記憶部６０３に記憶されたプログラムを制御部６０２のプロセッサが実行することにより実現される機能である。調整部６０８は、計算部６０７により計算された変位方向、及び、変位量（ＡＬ５）をもとに、工具８００、及び、位置決め機構９００を含む加工部６１１をフィードバック制御する。
具体的には、変位を打ち消すように位置決め機構９００、及び／又は、工具８００の回転軸を移動させたりする。
なお、検出器Ｄｃ又はセンサＳｃが、制御装置６０１の少なくとも一部の機能と、センサ部６１０とを有し、ワーク保持装置１００と別体として設けられていてもよい。

次に、ワーク保持装置による変位量等の計算方法、及び、加工装置によるフィードバック制御方法の手順について説明する。
図１６は、加工装置によるフィードバック制御方法の手順を示すフローチャートである。
まず、測定部６０６がセンサ部６１０のＸＹ変位センサＳｃ１、及び、Ｚ変位センサＳｃ２を制御して、各コイルからの電気信号を変換して処理し、電圧波形を得る（ステップ１）。

次に、計算部６０７は、得られた電圧波形について、予め記憶部６０３に記憶された基準電圧波形と比較する（ステップＳ２）。得られた電圧波形と基準電圧波形とに差がある（異なる）場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、変位センサのコイルの電圧の差分を計算する（ステップＳ３）。このとき計算されるコイルの電圧の差分は、典型的には、電圧波形の振幅の差分であることが好ましい。
電圧の差分の計算対象となるコイルの組は、永久磁石Ｍｇ１及びＭｇ２の周囲に所定の角度をあけて配置されたＸＹ変位センサ及びＺ変位センサのコイル、及び、永久磁石Ｍｇ１及びＭｇ２を挟んで対向して配置された変位センサＳｃ１及びＳｃ２のコイル等である。

例えば、永久磁石Ｍｇ１の周囲に９０度間隔でＸＹ平面に沿って配置された４つのＸＹ変位センサＳｃ１の場合、永久磁石Ｍｇ１を挟んで対向して配置された２つのＸＹ変位センサＳｃ１のコイルの電圧の差分を計算する。なお、この際、差分計算の対象となる一対のコイルの電圧波形の位相は、逆位相であることが好ましい。すでに説明したとおり、温度変化による信号のドリフトの影響をより小さくできるためである。

また、永久磁石Ｍｇ２を挟んで＋Ｚ方向、及び、－Ｚ方向に対向して配置されたＺ変位センサＳｃ２のコイルの電圧の差分を計算する場合も、差分計算の対象となる一対のコイルの電圧波形の位相は、逆位相であることが好ましい。
なお、本フローは、ステップＳ３を有しているが、ワーク保持装置による変位量等の計算方法は、ステップＳ３を有していなくてもよい。変位量等の計算方法がステップＳ３を有していると、温度変化によるドリフトの影響をより小さくでき、変位量等の計算の精度がより向上したり、信号を増幅したりすることができ、ダイナミックレンジがより拡大し、感度がより向上する。

次に、計算部６０７が電圧波形（又は差分）から変位量等を計算する（ステップＳ４）。例えば、ＸＹ変位センサＳｃ１のコイルの電圧波形から、Ｘ、Ｙ方向の変位量、及び、方向を計算する。また、Ｚ変位センサＳｃ２のコイルの電圧波形から、Ｚ方向の変位量、及び、方向を計算する。また、フランジ１１３の＋Ｚ方向（及び－Ｚ方向）に配置された複数のＺ変位センサＳｃ２のコイルの電圧波形の比較から、回転軸のチルト角、及び、その量を計算する。
なお、上記の計算に使用する検量線（変位量－電圧の変化の関数）は、予め測定されたものが記憶部６０３に記憶される。

以上のステップＳ１～Ｓ４が、ワーク保持装置１００による変位量等の計算方法の手順である。次に、上記ワーク保持装置を含む加工装置１によるフィードバック制御の方法について説明する。
ステップＳ１～Ｓ４はすでに説明したとおりであり、次に、計算部６０７による計算結果をもとに、調整部６０８によって加工部６１１がフィードバック制御される（ステップＳ５）。一形態としては、回転駆動軸１０６の変位を抑制するように（打ち消すように）、位置決め機構９００により工具８００とワークとの相対位置が調整される。

フィードバック制御（ステップＳ５）の後は、再度変位センサから電圧波形が取得され（ステップＳ１）、基準電圧波形との比較（ステップＳ２）が行われる。その結果として、基準電圧波形と比較して差がなくなるまで、ステップＳ３～ステップＳ５、及び、ステップＳ１～ステップＳ２が繰り返される。
以上説明した通り、本発明によれば、より簡易な構造で、加工応力等の変化に起因した回転軸の変位を測定できる、ワーク保持装置が提供されるとともに、測定結果を加工物にフィードバック制御可能な加工装置も提供される。
以下で、本実施形態の変形例に係る加工装置１について説明する。変形例において、前述した実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

（変形例１）
図１７は、変形例に係るＸＹ変位センサＳｃ１５の構成例を示す模式図である。図１７（Ａ）は、ＸＹ変位センサＳｃ１５の模式的に示す断面図であり、図１７（Ｂ）は、－方向から観た場合のＸＹ変位センサＳｃ１５の斜視図である。なお、ＸＹ変位センサＳｃ１５は、ＸＹ変位センサＳｃ１、及びＺ変位センサＳｃ２のいずれとしても使用可能であるが、ＸＹ変位センサＳｃ１２と同様の配置で使用される場合を例に説明する。
ＸＹ変位センサＳｃ１５は、筒状部材２０１、ストッパ２０３、蓋２０４、コイル５００、仕切り板５０５、永久磁石ＰＭｇ１５、及び永久磁石ＣＭｇ１５を有する。

筒状部材２０１は、コイル５００、仕切り板５０５、永久磁石ＰＭｇ１５、及び永久磁石ＣＭｇ１５を内部に収容する。
コイル５００、仕切り板５０５、永久磁石ＰＭｇ１５、及び永久磁石ＣＭｇ１５は、筒状部材２０１内で同軸に配置される。なお、コイル５００、仕切り板５０５、永久磁石ＰＭｇ１５、及び永久磁石ＣＭｇ１５は、筒状部材２０１内で同軸に配置されていなくともよい。

コイル５００は、その一方端（Ｆｒ）がストッパ２０３に固定され、他方端（Ｂｋ）が仕切り板５０５に固定される。コイル５００は、筒状部材２０１内で伸縮自在に設けられる。仕切り板５０５は、筒状部材２０１内をＸ軸方向に摺動自在に設けられる。

なお、筒状部材２０１には、側面にスリット２０８が設けられ、このスリットからは、コイル５００の一方端（Ｆｒ）側の配線５１０、及び、他方端（Ｂｋ）側の配線５１１が引き出される。更に、円柱状の仕切り板５０５の外周には、突起２０７が設けられ、これがスリット２０８に嵌め合わされて周り止めとして機能する。なお、仕切り板５０５は、円柱形状以外の形状に形成されていてもよい。

永久磁石ＰＭｇ１５は、仕切り板５０５の－Ｘ方向の側面に固定される。永久磁石ＰＭｇ１５は、コイル５００の中心部に配置されている。永久磁石ＰＭｇ１５の－Ｘ方向の極性は、Ｓ極であり、永久磁石ＰＭｇ１５の＋Ｘ方向の極性は、Ｎ極である。永久磁石ＰＭｇ１５は、内周部の極性がＳ極であり、外周部の極性がＮ極である永久磁石Ｍｇ１１との間で引力を生ずる。永久磁石ＰＭｇ１５は、仕切り板５０５に固定されるため、永久磁石ＰＭｇ１５に与えられる永久磁石Ｍｇ１１からの引力の大きさが変化すると、仕切り板５０５の力の釣合いの状態が変化する。

ＸＹ変位センサＳｃ１５では、永久磁石ＰＭｇ１５は、仕切り板５０５の一方側（－Ｘ方向）の面に張り出すように固定され、貫通しない。このように構成することで、永久磁石ＣＭｇ１５との間に生ずる復元力（本変形例では斥力）の調整がより容易になる。具体的には、仕切り板５０５の材質、及び、厚み等を調整することで、斥力（反発力）を調整できる。
永久磁石ＣＭｇ１５は、一方端が蓋２０４に固定される。永久磁石ＣＭｇ１５は、永久磁石ＰＭｇ１５に対して斥力（反発力）を与える。永久磁石ＣＭｇ１５は、この復元力により仕切り板５０５を摺動させる、摺動機構として機能する。
回転駆動軸１０６が基準位置にあるとき、仕切り板５０５に生じる力は平衡状態にある。すなわち、以下の（Ａ）～（Ｃ）を含む力の釣合いが実現している。
（Ａ）コイル５００の復元力
（Ｂ）図示しない永久磁石Ｍｇ１１により、永久磁石ＰＭｇ１５に生ずる引力
（Ｃ）永久磁石ＣＭｇ１５により、永久磁石ＰＭｇ１５に生ずる斥力
これに対し、回転駆動軸が＋Ｘ方向に変位し、永久磁石Ｍｇ１１が永久磁石ＰＭｇ１５に接近すると、永久磁石ＰＭｇ１５に生ずる引力が増大し、仕切り板５０５には、－Ｘ方向に力が加わり、平衡状態が崩れる。すると、仕切り板５０５は－Ｘ方向に変位し、コイル５００の圧縮によって生ずる復元力が増大して新たに平衡状態となる点で停止する。

この際、コイル５００は圧縮され自己インダクタンスが増加する。自己インダクタンスの増加は、電圧波形の変化として検出できるため、回転駆動軸１０６の変位を検出できる。
ここで、回転駆動軸１０６が再度、基準位置に戻ると、永久磁石Ｍｇ１１が永久磁石ＰＭｇ１５から離隔するため、引力が低下する。すると、相対的にコイル５００の復元力が大きくなるために、仕切り板５０５は、＋Ｘ方向に変位する。しかし、一定以上変位すると、永久磁石ＣＭｇ１５からの斥力が大きくなるため、力の釣合いが取れる当初の状態に戻る。
次に、回転駆動軸１０６が－Ｘ方向に変位すると、永久磁石Ｍｇ１１と、永久磁石ＰＭｇ１５とは更に離隔し、引力が減少する。すると、力学的平衡状態が崩れ、コイル５００の復元力（反発力）によって、仕切り板５０５は＋Ｘ方向に変位する。

変形例１では、コイル５００の反発力が十分大きいほど、仕切り板５０５の＋Ｘ方向への変位が大きくなる。仕切り板５０５の変位が大きくなることは、自己インダクタンスの増加幅が大きくなること、ダイナミックレンジが広くなることを意味し、変位センサとしてより優れた感度が得られることを意味する。
すなわち、本変形例においては、回転駆動軸１０６が基準位置にあるとき、コイル５００が圧縮され、反発力を生じていることが好ましい。

なお、本変形例では、永久磁石ＰＭｇ１５は、永久磁石Ｍｇ１１との間で引力を生ずるように、磁極の向きが調整されているが、上記に限定されない。永久磁石ＰＭｇ１５の磁極は、上記と反対、すなわち、永久磁石Ｍｇ１１との間で斥力を生じさせる形態であってもよい。
また、永久磁石ＰＭｇ１５と永久磁石ＣＭｇ１５との極性の方向の関係についても同様である。本変形例では斥力が生ずる形態を示しているが、引力が生ずる形態であってもよい。

いずれの場合であっても、回転駆動軸１０６が基準位置にあるとき、
（Ａ）コイルの復元力
（Ｂ）フランジの永久磁石からセンサの磁石が受ける引力、又は、斥力
（Ｃ）摺動機構の復元力
を含む力が仕切り板５０５で釣り合えばよい。言い換えれば、回転駆動軸１０６が基準位置で回転するとき、仕切り板５０５が摺動しなければよい。

上記の調整は、基準状態におけるコイル５００の圧縮度合い、コイル５００の復元力（バネとしての弾性力）、永久磁石ＰＭｇ１５、永久磁石（付勢部材）５０９Ｃの磁力又は付勢力の強さ、互いの距離、及び、仕切り板５０５の厚み等を変更すれば、簡単に実施できる。
また、コイル５００の復元力について、本変形例においては、基準状態で反発力を生ずることが好ましいことを述べたが、上記に限定されない。
例えば、永久磁石Ｍｇ１１と永久磁石ＰＭｇ１５とが斥力を生じさせ、永久磁石ＰＭｇ１５と永久磁石ＣＭｇ１５とが引力、又は、斥力を生じさせる場合においては、コイル５００の復元力は、基準状態で、圧縮応力（仕切り板５０５を－Ｘ方向に引っ張る力）を生じさせる状態が好ましい。この場合、基準状態でコイル５００は伸長された状態が好ましい。

上述のとおり、永久磁石Ｍｇ１１と永久磁石ＰＭｇ１５との磁極の相互の向き、永久磁石Ｍｇ１１と永久磁石ＰＭｇ１５との磁極の相互の向き、及び、基準状態におけるコイルの復元力の働く方向については、基準状態で、仕切り板５０５が受ける力が平衡状態にあれば、任意に調整できる。
すなわち、基準状態において、仕切り板５０５が動かずに維持され、そして、回転軸が変位したとき、その変位に応じて仕切り板５０５が変位すれば（変位の方向は問わない）、変位センサとしての機能は発揮される。

なお、本変形例においても、永久磁石ＰＭｇ１５によって、コイル５００内に生ずる磁束は、永久磁石Ｍｇ１１が変位した場合でもその変化が抑制される為、コイルの電圧波形の変化は、ほぼ自己インダクタンスの変化に帰結できる。

（変形例２）
図１８は、変形例２に係るフランジ１１３に設けられた永久磁石Ｍｇ２３の構成例を示す断面図である。図１８（Ａ）は、フランジ１１３を模式的に示す断面模図であり、図１８（Ｂ）は、変形例２に係る永久磁石Ｍｇ２３の変形例の平面図（上図）、及び、正面図（下図）である。
永久磁石Ｍｇ２３は、フランジ１１３の外周部に配置される。永久磁石Ｍｇ２３は、リング状（ドーナツ状）である。永久磁石Ｍｇ２３は、外周部の極性がＳ極であり、内周部の極性がＮ極である。なお、永久磁石Ｍｇ２３は、リング状（ドーナツ状）以外の形状で形成されていてもよい。

（変形例３）
図１９は、変形例３に係る加工装置１の構成例を示す斜視図である。
変形例３に係る加工装置１は、工具との接触位置である加工点１４を通るピッチ軸１２を中心に回転させ、θ軸１３を中心に回転させることができる。
変形例３に係るワーク保持装置１００は、ワークＷを５軸制御（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θ軸１３、及び、ピッチ軸１２）する。ワーク保持装置１００は、ピッチ軸１２を有する。ワーク保持装置１００の構成は、前述した実施形態及び変形例と同等である。

なお、ワーク保持装置１００は、上記５軸に限定されず、この５軸のうちの一部の軸に沿って移動（回転）可能な形態とされてもよいし、この５軸以外の軸に沿って移動（回転）可能な形態とされてもよい。
前述の実施形態及び変形例では、磁性体Ｍｇはいずれも永久磁石であるが、本発明のワーク保持装置１００の磁性体Ｍｇは上記に限定されず、電磁石であってもよい。しかし、磁性体Ｍｇは回転体である回転駆動軸１０６に設置されるため、電流を供給しなくてよい観点では、磁性体Ｍｇは永久磁石であることが好ましい。

１２ ピッチ軸、１３ θ軸、１４ 加工点、１００ ワーク保持装置、１０４ チャックテーブル、１０５ ベース、１０６ 回転駆動軸、１０７ θ軸モータ（軸モータ）、１０８ 吸着孔、１０９ 通路、１１２、１１３ フランジ、２００Ａ～２００Ｄ コイル、２０１ 筒状部材、２０２ 孔、２０３ ストッパ、２０４ 蓋、２０５Ｃ 仕切り板、２０７ 突起、２０８ スリット、２０９Ｃ バネ、２１０、２１１ 配線、２４０～２４２ 電圧波形、２５０ 回路、２５１ 交流電源、２５２ 抵抗、２５３ コイル、２５４ 交流電流、３００Ａ～３００Ｄ コイル、３０１ 筒状部材、３０３ ストッパ、３０４ 蓋、３０５Ａ 仕切り板、３０９Ａ バネ、３１０Ａ コイル、３１１ 筒状部材、３１３ ストッパ、３１４ 蓋、３１５Ａ 仕切り板、３１６Ａ ３１９Ａ バネ、３４０～３４２、３５０～３５２、３６０～３６２、３７１～３７２ 電圧波形、４００Ａ、４００Ｃ コイル、４０１Ａ、４０１Ｃ 電圧変化検出装置、５００ コイル、５０５ 仕切り板、５１０、５１１ 配線、６０１ 制御装置、６０２ 制御部、６０３ 記憶部、６０４ 入出力部、６０５ 通信部、６０６ 測定部、６０７ 計算部、６０８ 調整部、６１０ センサ部、６１１ 加工部、６４０ 外部機器、６４１ ネットワーク、８００ 工具、９００ 位置決め機構、Ｗ ワーク、Ｍｇ１１、Ｍｇ２１、Ｍｇ２２、Ｍｇ３１、ＰＭｇ１１、ＰＭｇ１２、ＰＭｇ１３、ＰＭｇ１４、ＰＭｇ１５、ＰＭｇ２１、ＰＭｇ２２、５０９Ｃ 永久磁石、Ｓｃ１１、Ｓｃ１２、Ｓｃ１５、Ｓｃ２１、Ｓｃ２２、Ｓｃ２３、Ｓｃ２４、Ｓｃ２５、Ｓｃ２７、Ｓｃ３１、Ｓｃ３２ センサ

Claims (9)

1. ワークを載置する回転テーブルと、
   前記回転テーブルと一体に回転軸を中心に回転する回転駆動軸と、
   前記回転駆動軸に配置された磁性体と、
   前記磁性体に対向し、前記磁性体との距離に応じて自己インダクタンスが変化する変位センサと、を有する、ワーク保持装置。
2. 前記磁性体は、第１磁性体と、第２磁性体とを有し、
   前記変位センサは、第１変位センサと、第２変位センサとを有し、
   前記第１変位センサは、第１方向への第１変位又は第２方向への第２変位を検出し、
   前記第２変位センサは、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向の第３変位を検出する、請求項１に記載のワーク保持装置。
3. 前記回転駆動軸は、前記回転テーブルに接続される第１フランジと、前記第１フランジから前記第３方向に延出する軸部とを有し、
   前記第１磁性体は、前記第１フランジの外周部に配置される、請求項２に記載のワーク保持装置。
4. 前記第１変位センサは、前記第１方向又は前記第２方向において、前記第１磁性体に対向する、請求項３に記載のワーク保持装置。
5. 前記回転駆動軸は、前記軸部に設けられた第２フランジを有し、
   前記第２磁性体は、前記第２フランジに配置される、請求項４に記載のワーク保持装置。
6. 前記第２変位センサは、前記第３方向において、前記第２磁性体に対向する、請求項５に記載のワーク保持装置。
7. 前記回転駆動軸を回転可能に保持するベースを備え、
   前記第１変位センサ及び前記第２変位センサは、前記ベースに配置されている、請求項６に記載のワーク保持装置。
8. 前記変位センサは、筒状部材内に収納された、コイルと、仕切り板と、磁石と、付勢部材とを有し、
   前記仕切り板は、前記筒状部材の軸方向に摺動自在に配置され
   前記コイルは、一方端が前記筒状部材の前記磁性体側の端部に固定され、他方端が前記仕切り板に固定され、前記仕切り板の摺動に応じて伸縮自在に配置され、
   前記磁石は、前記仕切り板に固定され、
   前記付勢部材は、前記コイルと反対側から前記仕切り板に付勢する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
9. ワークを載置する回転テーブルと、
   前記回転テーブルと一体に回転軸を中心に回転する回転駆動軸と、
   前記回転駆動軸に配置された磁性体と、を有するワーク保持装置に設置される変位センサであって、
   筒状部材内に収納された、コイルと、仕切り板と、磁石と、付勢部材とを有し、
   前記仕切り板は、前記筒状部材の軸方向に摺動自在に配置され
   前記コイルは、一方端が前記筒状部材の前記磁性体側の端部に固定され、他方端が前記仕切り板に固定され、前記仕切り板の摺動に応じて伸縮自在に配置され、
   前記磁石は、前記仕切り板に固定され、
   前記付勢部材は、前記コイルと反対側から前記仕切り板に付勢され、
   前記磁性体に対向して配置され、前記磁性体との距離に応じて自己インダクタンスが変化する変位センサ。

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