以下、この発明の実施形態について図面を� ��照しながら説明する。なお、以下の実施形� ��の全図においては、同一または対応する部� ��には同一の符号を付す。

  (第1の実施形態)

 まず、この発明の第1の実施形態による力計 測装置について説明する。図1に、この第1の� ��施形態による力計測装置の全体構成を示す� ��

  (力検出装置)

 図1に示すように、この第1の実施形態によ� �力計測装置においては、外力を検知してこ� �外力の大きさに基づいた信号を出力する力� �知装置10を有して構成されている。そして、 力計測装置は、この力検知装置10から出力さ� ��た信号を増幅させる増幅手段としての増幅� ��20と、この増幅器20によって増幅された信号 の電圧値を検出する信号検出手段としての外 部信号検出器30とをさらに有している。また� ��この外部信号検出器30には、電圧値に基づ� �た値として、例えば電圧値に基づいた外力� �大きさを表示として外部に出力する、出力� �としての表示部30aが設けられている。

 以上のように構成された力検出装置におい� ��は、力検知装置10により計測された外力が� �この外力に応じた電圧値として出力され、� �幅器20により増幅された後、外部信号検出器 30において、例えばN(ニュートン)やkgf(kg重)の 単位で表示される力の値に変換され、表示部 30aに表示される。なお、後述するように力検 知装置10からの出力は、磁電変換素子からの� ��力であるため、微弱な電流である場合が多� ��ため、ノイズを低減するために、増幅器20� �外部信号検出器30においてローパスフィルタ (LPF)を設けて、ノイズの低減を図るようにす� ��。なお、上記において出力部は、N(ニュー� �ン)やkgf(kg重)の単位とともに力の値を表示す る表示部30aとしたが、出力部は視覚的に認識 可能な形で力の大きさを出力するものに限ら れない。別途準備されたディスプレイやLED、 別機器などに力の大きさを出力する機能を有 するものを全て含んでいる。

  (力検知装置10)

 次に、この第1の実施形態による力検知装置 について説明する。図2に、この第1の実施形� ��による力検知装置10を示す。

 図2に示すように、この第1の実施形態によ� �力検知装置10においては、ブロック1、レー� �2、保持器3、磁石4、一対の磁電変換素子と� �てのホール素子5、コネクタ6および板バネ9� �有して構成されている。

 図2Cに示すように、コの字型のブロック1と� ��形状のレール2とは、ブロック1の内周部と� �レール2の外周部とが、レール2の側壁に設け られた転動体2aおよび保持器3に保持された転 動体3aを介して相対運動可能に構成されてい� ��。すなわち、ブロック1とレール2とにより� �相対的に直線運動を行うリニアガイドが構� �されている。なお、この発明においては、� �ロック1を第1の移動体とし、レール2を第2の� ��動体としているが、ブロック1を第2の移動� �とし、レール2を第1の移動体としても良い。

 また、図2Aおよび図2Bに示すように、レール 2の上面には、溝2bが形成されている。この溝 2bは、磁界発生手段としての磁石4をレール2� �長手方向に対して傾斜させつつ保持可能に� �成されている。すなわち、磁石4がレール2の 運動に連動するように構成されている。そし て、この第1の実施形態において、磁石4は、� ��のN-Sの磁極の方向がレール2の長手方向、す なわち、ブロック1とレール2との相対的な運� ��方向に対して角度θをなして、溝2bの内部に 配置されている。ここで、この角度θは例え� ��30°(θ=30°)である。

 また、ブロック1には凹部1bが形成されてい� ��。この凹部1b内に一対のホール素子5が互い� ��対向して配置されている。すなわち、一対� ��ホール素子5は、ブロック1の運動に連動す� �ように、その配置方向がブロック1の運動方� ��に垂直になるように配置されている。

 また、ホール素子5からの出力は、出力ライ ン5aを通じてコネクタ6にそれぞれ供給される 。この第1の実施形態において用いられるホ� �ル素子5の出力端子は例えば4端子であるが、 言うまでもなく、このホール素子5以外のホ� �ル素子を採用することも可能である。そし� �、このコネクタ6に導線の端子(図示せず)を� �続し、この導線を通じて図1に示す増幅器20� �接続することによって、力検知装置10からの 出力信号を増幅器20に供給可能になっている� ��

 また、弾性部材としての板バネ9は、ブロッ ク1とレール2との移動に抗するように、ブロ� ��ク1とレール2の移動方向における端面に固� �用ねじ8を用いて設けられている。また、図2 Cに示すように、この板バネ9は、コの字型の� ��ロック1の両側の形状に倣った部分と、レー ル2の矩形状に倣った部分とが、これらの部� �に比して細い部分によって連結された形状� �有する。本発明者の知見によれば、板バネ9� ��図2Cに示す形状にすることにより、バネの� �元の再現性を高く維持することが可能とな� �。そして、この板バネ9は、固定用ねじ8によ ってブロック1およびレール2に固定されてい� ��。すなわち、固定用ねじ8および板バネ9に� �ってブロック1およびレール2が相互に固定さ れている。

 また、レール2の長手方向に沿った長さ、す なわち運動方向に沿った長さが、ブロック1� �長手方向に沿った長さに比して長くなるよ� �に、スペーサ11が設けられている。この第1� �実施形態においては、図2Aに示すように、両 側に例えば約100μm程度長くなるようにスペー サ11が設けられている。なお、スペーサ11を� �けることなく、レール2をブロック1より長く 形成することにより、同様の構成を得ること も可能である。

 このようにレール2をブロック1より長くな� �ように、例えばスペーサ11を設けることによ り、レール2に対して両側の板バネ9からの移� ��方向に沿って内側に向かう一対の押圧力が� ��用する。このように両側端面における板バ� ��9からの押圧力がレール2に作用され、これ� �の作用された力の合力が0になるときに、ブ� ��ック1とレール2とが相対的な安定状態とな� �。

 換言すると、安定状態においては、レール2 に移動方向の押圧力が両側面から作用してレ ール2に作用する力が0になり、レール2がブロ ック1に対して相対的に移動して変位した変� �状態のときに、移動した向きと反対側の向� �に力(復元力)が作用される。

 このとき、安定状態であってもそれぞれの� ��バネ9から押圧力が作用されているように構 成していることによって、レール2の移動量� �基づくホール素子5からの出力乱れの発生を� ��止することが可能となる。

 すなわち、スペーサ11を設けることなく、� �ロック1とレール2とを同じ長さにすると、ブ ロック1とレール2との両端部が同一面上にな� ��た段階で板バネ9からの押圧力が作用されな くなって安定状態となるが、レール2が微小� �移動されたときのホール素子5における磁電� ��換の反応が緩慢になることから、出力に乱� ��が生じる。これに対し、この第1の実施形態 のようにスペーサ11を設けることにより、両� ��端面の板バネ9によって常にレール2に力が� �用されるので、移動が微小であっても常に� �元力が作用されることになるので、ホール� �子5からの出力が安定される。

  (力検知原理)

 次に、以上の構成を前提とした、この力検� ��装置10を用いた力検知の原理について説明� �る。

 すなわち、ブロック1が固定された状態でレ ール2に対して板バネ9による力以外の力(外力 )が作用されるとする。この場合、その外力� �うちで、ブロック1とレール2との相対的な移 動方向に沿った力成分に沿ってレール2が移� �される。これにより、磁石4の一方の極がホ� ��ル素子5に近づくとともに、他方の極が遠ざ かることになる。例えば、レール2が図2A中右 向きに移動すると、ホール素子5に磁石4のN極 が近づくとともに、S極が遠ざかる。

 このレール2の移動によって、一対のホール 素子5の周囲の磁界が変化する。この磁界の� �化によってホール効果が生じ、ホール素子5� ��らレール2の移動量(以下、送り量)に基づい� ��電圧値が信号として出力される。なお、移� ��方向に対して磁極を傾斜させた磁石4を一対 のホール素子5に対して相対的に変位させた� �合における、出力電圧の送り量依存性につ� �ては、後述する。

 出力された信号は出力ライン5aを通じてコ� �クタ6に供給され、増幅器20に入力される。� �幅器20において増幅された信号は、外部信号 検出器30に供給され、この信号の電圧値に基� ��いて、表示部30aに、上述した外力の移動方� ��成分の大きさが表示される。

 以上のようにして、レール2に外力が作用さ れたときに、このレール2とブロック1との相� ��的な移動方向に沿った力成分を選択的に測� ��することが可能となる。なお、本実施例に� ��いて、検知手段は、ホール素子5と磁石4と� �含んで構成される。また、復元手段は板バ� �9を含んで構成される。

 (磁石の取り付け角度ごとのホール素子の出 力電圧に関する送り量依存性)

 次に、上述した力検知原理を想起するに至� ��た本発明者による、磁電変換素子の一種と� ��てのホール素子の配置方法および磁石の取� ��付け角度θに関する考察について説明する� �図3Aおよび図3Bに、本発明者の実験および考� ��におけるホール素子と磁石との位置関係を� ��す。

 図3Aに示すように、ホール素子5の出力電圧� ��関する送り量依存性の実験においては、2つ のホール素子5を所定の間隔D(mm)(ここでは、D= 3.2)隔てて一対に設け、この間でかつ2つのホ� ��ル素子5を配置した方向から、d(mm)(ここでは 、d=1.0)隔てた位置に磁石4を設ける。そして� �磁石は、3種類の磁石を用いる。

 すなわち、第1の磁石として幅Wが10mm、長さL が10mmの矩形のラバー磁石(図3中、実線)を用� �、第2の磁石として幅Wが3mmで長さLが10mmのラ� ��ー磁石(図3中、二点鎖線)を用い、第3の磁石 として円柱形状で円の直径がφ3.2mmで厚さ2mm� �ネオジウム磁石(図3中、点線)を用いる。そ� �て、それぞれの磁石4を、2つのホール素子5� �配置方向に対して、図3B中に示す角度θ(取付 角度θ)だけ傾け、図3B中矢印方向に相対的に� ��動させる。なお、この実験においては、磁� ��4(第2の磁石)の取り付け角度θを0°としたと� ��に、出力電圧が0となるように出力が調整さ れている。

 以上の構成による実験において、それぞれ� ��第1の磁石、第2の磁石および第3の磁石によ� ��て、移動量(送り量)(μm)によるホール素子5� �出力電圧依存性を、それぞれの角度θを変え た結果を、それぞれ図4、図5、図6に示す。

 図4、図5、図6における測定に併って、磁石4 の両側にNS磁極の方向に対して角度(90°-θ)を� ��す直線状にホール素子5を2つ並べて配置す� �ことにより、単磁極でホール素子を1個用い� ��場合に比して、ホール素子5からの出力電圧 を4倍にすることができることが確認された� �すなわち、ホール素子5を2個設けるとともに 、それぞれのホール素子5において、N極から� ��影響とS極からの影響がそれぞれ出力電圧に 影響することから、(ホール素子が)2個×(N極� �よる磁気変動+S極による磁気変動)で4倍の電� ��出力が得られた。

 また、図4~図6から、取り付け角度θが小さ� �なると、第1の磁石(ラバー磁石(W10×L10))、第2 の磁石(ラバー磁石(W3×L10))および第3の磁石(� �オジウム磁石)のいずれの場合においても送� ��量(μm)に対する出力電圧特性の直線性が良� �であることが分かる。さらに、図4および図5 から、レンジの中央付近で良好な直線性が得 られることが分かるとともに、さらに図4と� �較することにより、ラバー磁石であっても� �オジウム磁石であっても、特性が変わらな� �ことが分かる。

 さらに、本発明者は、以上の実験結果に基� ��いて種々考察を行い、鋭意検討を行った。� ��の結果、それぞれの磁石4の取り付け角度と 出力電圧について、磁石4の磁力が強くなる� �したがって、または、ホール素子5と磁石の� ��離が近くなるにしたがって、グラフの傾き� ��顕著に反映されることを知見するに至った� ��

 また、本発明者は、磁石の形状が矩形であ� ��ことから、磁力線と空隙との相関関係によ� ��出力電圧がなだらかとなり、第1の磁石や第 2の磁石を45度の角度で取り付けると、出力電 圧の送り量依存特性が極端になだらかな出力 になることも知見するに至った。

 すなわち、ホール素子5を一対で設け、磁石 4をブロック1の移動方向に対して角度θだけ� �斜させて設けて、一対のホール素子5と磁石4 とを近接して配置することにより、出力電圧 の送り量依存特性の線形性および測定範囲が 向上される。そして、この線形領域を力検知 に利用することにより、力の移動方向成分が 送り量に反映され、この送り量が線形に出力 電圧値に反映されるので、出力電圧値に基づ いて、外力の移動方向成分を検出することが 可能となる。

 以上の本発明者の実験および検討に基づい� ��、この発明においては、磁石4として第2の� �石(ラバー磁石(W3×L10))を用い、出力電圧の送 り量依存特性から、取り付け角度θを30°とし た。なお、必要に応じて、安価なラバー磁石 の第1の磁石や、ネオジウム磁石の第3の磁石� ��採用することも可能である。さらに、磁石� ��取り付け角度θを30°以外の角度、例えば0°� ��45°とすることも可能である。この点、本発 明者の知見に基づくと、取り付け角度θは、� ��型的には0°以上90°以下、好適には、0°以上 45°以下、より好適には、20°以上45°以下であ る。

 また、本発明者の検討によれば、計測回路� ��して、前段の演算増幅器(オペレーション・ アンプリファイア)を計測用増幅器として採� �しつつ後段に低ゲイン増幅器を採用するこ� �が望ましい。さらに、電源として、リニア� �源(リニアレギュレータ)を採用することによ り、ホール素子5に一定電圧を供給すること� �望ましい。

 以上説明したように、この第1の実施形態に よれば、力検知装置10、ブロック1またはレー ル2に対して外力が作用された場合に、その� �力のベクトル成分から、所望とする方向の� �成分を抽出して、その大きさを測定するこ� �が可能となる。また、高い剛性のリニアガ� �ドを用いているため、所望とする方向の以� �の力成分に対する歪みを効果的に小さくす� �ことが可能となる。

  (第2の実施形態)

 次に、この発明の第2の実施形態による力計 測装置における力検知装置10について説明す� ��。なお、力検知装置10以外の構成について� �第1の実施形態におけると同様である。図7に 、この第2の実施形態による力検知装置10を示 す。

 図7Aおよび図7Bに示すように、この力検知装 置10においては、第1の実施形態と異なり、ブ ロック1の移動方向に沿った両側端面に、板� �ネ9の代わりに、ストッパ12が設けられてい� �。そして、このストッパ12の内側側面におけ るレール2の移動方向両端面側に復元力を作� �させる弾性部材としての弾性材7がそれぞれ� ��けられている。この弾性材7は、安定状態に おいて、レール2に対して進行方向に沿った� �側に向けて押圧力を作用するように設けら� �ている。そして、図7Cに示すように、その他 の構成については第1の実施形態におけると� �様であるので、その説明を省略する。

 この第2の実施形態においても、復元手段と しての弾性部材以外は第1の実施形態と同様� �構成を有していることにより、第1の実施形� ��におけると同様の効果を得ることができる� ��

  (第3の実施形態)

 次に、この発明の第3の実施形態による力計 測装置における力検知装置10について説明す� ��。なお、力検知装置10以外の構成について� �第1の実施形態におけると同様である。図8に 、この第3の実施形態による力検知装置10を示 す。

 図8Aおよび図8Bに示すように、この力検知装 置10においては、第1および第2の実施形態と� �なり、レール2の上面に弾性部材としての弾� ��材13の一面が固着されているとともに、レ� �ル2の上面に対向する位置におけるブロック1 の内周部下面側に弾性材13の他面が固着され� ��いる。ここで、弾性材13の安定状態におけ� �固着位置を、レール2よりブロック1側に若干 ずらして弾性材13をひずませる。これにより� ��安定状態において、弾性材13によりレール2� ��は移動方向内側、ブロック1には移動方向外 側に向かう力が作用されている。そして、そ れぞれのブロック1およびレール2における合� ��が安定状態で0になるように構成されている 。これにより、弾性材13によりレール2に作用 する力に関しては、第1および第2の実施形態� ��おけると同様になる。その他の構成につい� ��は第1の実施形態におけると同様であるので 、その説明を省略する。

 この第3の実施形態においても、復元手段と しての弾性材13の構成以外は第1の実施形態と 同様の構成を有していることにより、第1の� �施形態におけると同様の効果を得ることが� �きる。

 (第4の実施形態)

 次に、この発明の第4の実施形態による力検 知装置10について説明する。本実施形態は、� ��ール2が安定位置に復元するような復元力を 、磁気バネによってレール2に作用させる形� �である。図9には、この第4の実施形態による 力検知装置10を示す。図9Aは力検知装置10の上 面図、図9BはY-Y矢視図、図9CはX-X矢視図を示� �ている。なお、力検知装置10において、以下 に説明する構成以外の構成については第1の� �施形態と同様である。従って、図9において� ��、本実施形態の説明に不要な構成は省略し� ��ある。

 図9Aおよび図9Bに示すように、この力検知装 置10においては、第1の実施形態と異なり、ブ ロック1の移動方向に沿った両側端面に、板� �ネ9の代わりに、軟磁性ステンレスで形成さ� ��たヨークストッパ20が設けられている。そ� �て、2つのヨークストッパ20におけるレール2� ��の面には、ブロック側磁石セット22が各々� �けられている。このブロック側磁石セット22 は、本実施形態においては、直径φが2mm、厚� ��tが1mmの円板状のネオジウム磁石22a、22bを並 べて配置したものである。ここで各々のブロ ック側磁石セット22におけるネオジウム磁石2 2aと22bとは、それぞれ異なる側の磁極におい� ��ヨークストッパ20に固着されており、それ� �れ異なる側の磁極がレール2と対向している� ��

 一方、レール2の移動方向の両端面には、軟 磁性ステンレスで形成されたヨーク21が設け� ��れており、2つのヨーク21には、レール側磁� ��セット23がそれぞれ設けられている。この� �ール側磁石セット23も、ブロック側磁石セッ ト22と同じ円板状のネオジウム磁石23a及び23b� ��並べて配置したものである。そして、ネオ� ��ウム磁石23aと23bとは、それぞれ異なる側の� ��極においてヨーク21に固着されている。ま� �、ネオジウム磁石22aと23a、22bと23bとはそれ� �れ異なる磁極が対向するように配置されて� �る。

 以下に、本実施形態の構成を採用した場合� ��効果について説明する。ここでまず、レー� ��2を安定位置に復元する復元力を機械的なバ ネによって発生させた場合について考える。 このような場合には、バネの特性がヒステリ シスを持つため、レール2またはブロック1に� ��して移動方向から加えられる力覚情報を短� ��トストロークで精度良く測定することが困� ��な場合があった。例えば数gfの程度の微小� �力を測定するような場合には、バネ特性の� �ステリシスの影響で正常な力覚情報の測定� �できないことがあった。

 これに対し、本実施形態の構成によれば、� ��反する極の磁石による反発力を利用して復� ��力を得るのでヒステリシスの影響が少なく� ��レール2もしくはブロック1の短いストロー� �(例えば100μm以内)の移動量によって微小な力 を測定する場合でも、より精度よく力覚情報 を測定することが可能となった。また、レー ル2若しくはブロック1に対して移動方向と異� ��る方向には反発力が作用しづらいので、こ� ��がり抵抗以外には抵抗の極めて少ない測定� ��を構成できる。ここで、本実施の形態にお� ��る復元手段は、レール側磁石セット23、ブ� �ック側磁石セット22を含んで構成される。

 なお、上記説明に係る実施形態ではブロッ� ��側磁石セット22におけるネオジウム磁石22a� �22bと、レール側磁石セット23におけるネオジ ウム磁石23a、23bとは、図9に示したようにそ� �ぞれ対向する磁石の中心が一致するように� �置されている。これに対し、対向する磁石� �中心をずらすように配置してもよい。以下� �このような例について図10を用いて説明する 。

 この場合は、例えば、図10Aに示したように� ��レール側磁石セット23を構成するネオジウ� �磁石23a、23bの磁極中心はレール2の上面側に� ��フトさせ、ブロック側磁石セット22を構成� �るネオジウム磁石22a、22bの磁極中心はブロ� �ク1の内周部下面と離れる方向にシフトさせ� ��ことで、各々の磁極中心を偏らせてもよい� ��こうすれば、ネオジウム磁石どうしの反発� ��によって、レール2をブロック1内周部下面� �に付勢する与圧を与えることが可能となる� �これにより、簡単な構造で、ブロック1とレ� ��ル2とのガタツキを抑制し相対移動をより円 滑にすることが可能となる。

 また、図10Bに示したように、ブロック側磁� ��セット22を構成するネオジウム磁石22a、22b� �磁極中心はレール2の中心軸に対して外側に� ��フトさせることで、各々の磁極中心を偏ら� ��てもよい。この場合には、ネオジウム磁石� ��うしの反発力によって、レール2を両側から 中心軸側に付勢する与圧を与えることが可能 となる。こうすれば、ブロック1とレール2と� ��間のころがり抵抗を抑制することができ、� ��者の相対移動をより円滑にすることが可能� ��なる。なお、上記のプロック側磁石セット2 2、レール側磁石セット23を構成する磁石はネ オジウム磁石に限られない。フェライト系の 磁石など他の種類の磁石でもよいことは当然 である。

 (第5の実施形態)

 次に本発明における第5の実施形態について 説明する。本実施形態においては、ブロック 1に対するレール2の相対位置の検出のための� ��石及びホール素子の新たな配置について説� ��する。図11は、本実施形態における力検知� �置について表示した図である。

 図11Aは、力検知装置10をブロック1側から見� ��図、図11Bは、ブロック1及びレール2を離し� �上で力検知装置10の側面側から見た図。図11C は、ホール素子25a及び25bと、磁石列26及び27� �配置について説明するための図である。

 本実施形態においては図11Cに示すように、� ��ール2に対するブロック1の相対位置情報は� �レール2に配置された磁石により発生した磁� ��を、ホール素子によって検出することで検� ��される。本実施形態においては、ホール素� ��25aとホール素子25bとが、取り付け姿勢を同� ��くして、ブロック1の進行方向に対して垂直 に、水平方向に離れて並べられるように、磁 気検出基板24に取り付けられている。この磁� ��検出基板24は、ブロック1に設けられた基板� ��溝1Cに嵌め込められ、固定孔24a、24bを用い� �ブロック1にねじ止めされる。また、ホール� ��子25a、25bは、それらの間に設けられた樹脂� ��の強化板26に固定されており、お互いの相� �位置が安定し、且つ振動を抑制するように� �成されている。

 また、レール2の上面には、磁石配置溝2cが� ��成されている。そして、磁石配置溝2cにお� �るブロック1の進行方向に平行な側面の一方� ��2つの磁石27a、27bが配置されることで、磁石 列27が形成されている。また、磁石配置溝2c� �おけるブロック1の進行方向に平行な側面の� ��方には、2つの磁石28a、28bが配置されること で磁石列28が形成されている。この磁石列27� �28が形成された平面は、レール2とブロック1� ��が結合されている2箇所における転動ボール 列を含む平面に垂直で且つ本実施形態で予め 定められた方向(ブロック1の進行方向)に平行 な平面である。

 そして、ブロック1に磁気検出基板24が取り� ��けられた状態では、ホール素子25a及び25bが� ��石配置溝2c内に侵入し、ブロック1がレール2 に対して相対的に移動することで、ホール素 子25a及び25bが磁石配置溝2c内を、磁石列27、28 に両側から挟まれた状態で、磁石の並び方向 に移動する。

 ここで、磁石列27における磁石27aと磁石27b� �は、ホール素子25bと対向する磁極が互いに� �になっている。また、磁石28aと磁石28bでは� �ホール素子25aと対向した磁極が互いに逆に� �っている。さらに、磁石27aと磁石28aとは逆� �磁極で互いに対向するようになっており、� �石27aと磁石28aも逆の磁極で互いに対向する� �うになっている。これにより、ブロック2に� ��が加えられ、レール1に対してブロック2が� �対移動した場合には、ホール素子25aとホー� �素子25bとが、磁石列27、28から発生する磁界� ��変化を検出して、ブロック2の位置を精度よ く検出することが可能となっている。

 次に、本実施形態の構成を採用することに� ��る作用、効果について図12及び図13を用いて 説明する。図12には、比較例として、単一の� ��ール素子29をブロック1に取り付けるととも� ��、レール2の上面において、磁極がブロック 1の内周部下面に対向するように並べられた� �石30a、30bを用いて、レール2に対するブロッ� ��1の相対位置の変化を検出する場合の、ブロ ック1の傾きの影響について示す。図13には、 本実施形態の構成を採用した場合の、ブロッ ク1の傾きの影響について示す。

 まず、図12に示した場合について考える。� �こで、本実施形態のような力検知装置10にお いては、ブロック1はレール2に対して転動ボ� ��ル列としての、保持器に保持された転動体� ��よって、レール2の進行方向に対して左右両 脇で結合している。このため、図12B中矢印の 方向には比較的傾き易い構造となっており、 矢印方向の力の成分によりミクロンレベルの 変位(傾き)が生じる場合がある。ブロック1が 図12Bに示すように傾いた場合には、ホール素 子29と磁石30aとの距離D1は長くなり、ホール� �子29と磁石30bとの距離D2は短くなるため、D1� �D2との間に差が生じてホール素子29で検出さ� ��る磁界強度の値が変動し易く、精度の良い� ��出が困難となる場合があった。

 また、これを抑制するためにブロック1とレ ール2との間の剛性を高めようとすると、こ� �がり抵抗が増大し、微小な力の測定や、微� �な変位の測定を行う際に不感帯やヒステリ� �スが現れ、これにより精度の良い検出が困� �となる場合があった。

 これに対し、図13に示したように、本実施� �態によれば、ブロック1が傾いた場合にも、� ��ール素子25bは、磁石27a、27bに対する距離は� ��持されたまま、磁石列27に対するねじれ角θ が変化する。この場合は、実際には、ホール 素子25bにおいて磁界を検出する領域はごく小 さい部分であるので、ねじれ角θが変化して� ��、ホール素子25bの出力には殆ど影響がない� ��また、ホール素子25bと磁石27aとの間のねじ� ��角θ1と、ホール素子25bと磁石27bとの間のね� ��れ角θ2とが等しいため、各磁石に対するホ� ��ル素子25bの姿勢の変化の影響がキャンセル� ��れ易くなる。

 このように、本実施形態のような構成をと� ��ことで、ブロック1が傾き易い方向に対して 、ホール素子25a、25bの出力信号への傾きの影 響度を低下させ、そのことで、レール2に対� �てブロック1が傾いた場合にも力の検知精度� ��高精度に維持することが可能である。なお� ��本実施形態においては、ブロック1はレール 2に対して、保持器に保持された転動体によ� �て、レール2の進行方向に対して左右両脇で� ��合している場合を想定して説明したが、本� ��明が適用される構成は、ブロックが2条の転 動ボール列を介してレールと結合している構 成に限られない。例えば4条または6条の転動� ��ール列によってブロックとレールとが結合� ��れている構成にも適用可能である。その場� ��には、最も傾き易い組合せに係る特定の2条 のボール列を含む平面の傾きに対して、本実 施形態を適用すればよい。

 次に、本実施形態におけるホール素子から� ��出力の検出方法について説明する。本実施� ��態においては、ホール素子25aとホール素子2 5bとは、前述のように姿勢を同じくして磁気� ��出基板24に並べて固定されている。また、� �石列27と、磁石列28により発生する磁界は、� ��互いに全く逆方向となっている。従って、� ��ール素子25aから発生する出力信号と、ホー� ��素子25bから発生する出力信号とは、正負が� ��く逆転した信号となる。

 そこで、本実施形態においては、図14に示� �ように、ホール素子25aから得られる出力信� �と、ホール素子25bから得られる出力信号と� �差分をとり、これをレール2に対するブロッ� ��1の相対位置信号とすることにした。そうす れば、磁石列27及び磁石列28により磁界に起� �して各ホール素子によって出力されるべき� �号を略2倍に増大させることができ、ブロッ� ��1の位置をより精度良く検出することが可能 となる。さらに、外乱としての磁場が働いた 場合には、図14に示すように、外乱磁場に起� ��する各ホール素子からの信号をキャンセル� ��せることができ、より外乱に強い測定系と� ��ることが可能になる。

 従って、装置の近くに電磁石(モータ)や永� �磁石などが配置された場合でも、それらか� �発生する磁界によって測定精度が悪化する� �とを抑制できる。また、上記の構成では、2� ��のホール素子からの差動信号によるアナロ� ��通信を、ホール素子25a、25bと増幅器20との� �で行うことで、CPUによる演算などを必要と� �ず、簡単な構成によって外乱磁場による影� �を低減させることができる。本実施形態に� �いては、検出する磁界強度自体に外乱磁場� �よるノイズが混入されることを想定してお� �、検出するハードウェアを2系統用意し、通� ��も2系統用意したことが大きな特徴と言える 。

 なお、上記の実施形態においては、微小な� ��動量を検出するために各々の矩形の磁石27a� ��27b、28a、28bの取り付け角度をホール素子25a� ��25bに対して傾斜させてもよい。また、測定� ��囲(最大ストローク)を大きくするために、� �石27aと27bとの間及び、磁石28aと28bとの間に� �る程度以上の間隔を設けても良いことが発� �者らの研究によって判ってきた。上記にお� �ては0.5mmの間隔を設けている。なお、本実施 形態において、検知手段は、ホール素子25a、 ホール素子25b、磁石列27と、磁石列28を含ん� �構成される。また、本実施形態においては� �ホール素子25aから得られる出力信号と、ホ� �ル素子25bから得られる出力信号との差分を� �り、これをレール2に対するブロック1の相対 位置信号とする構成を採用するとともに、ブ ロック1の特に磁気検出基板24の外側に磁気シ ールドを施すことにより、外乱磁場の影響を さらに確実に抑制することができる。また、 ホール素子25aから得られる出力信号と、ホー ル素子25bから得られる出力信号との差分をと り、外乱磁場の影響を抑制するという構成に ついては、本実施形態の磁石列27、28のよう� �磁石配列にしか適用できないということで� �ない。例えば図14において磁石27a、27b、28a、 28bの磁極方向がそれぞれ紙面に垂直方向であ るような配列の磁石列に対しても適用可能で ある。

(第6の実施形態)

 次に、第6の実施形態について説明する。本 実施形態は上記第5の実施形態で説明したホ� �ル素子及び、磁石の配置を変更した形態で� �る。その他の構成については、第5の実施形� ��において説明した内容と同等である。

 本実施の形態の構成例について、図15に示� �。図15Aは本実施形態におけるホール素子付� �の上面図、図15Bは正面図、図15Cは側面図で� �る。本実施の形態においても、第5の実施形� ��と同様に、ホール素子31a及び31bが姿勢を同� ��くして磁界検出基板24上に固定されている� �第5の実施形態では、2つのホール素子を挟む ように2列の磁石列が形成されたが、本実施� �形態においては、ホール素子31aと31bの間に� �磁石33a、33bからなる1列の磁石列が設けられ� ��。ここで、磁石33aと磁石33bの磁極は、ホー� ��素子31aと31bの並び方向に平行に形成されて� ��り、互いに逆方向となっている。図15Dには� ��本実施形態における磁界検出基板24をブロ� �ク1に取り付けた状態を示す。

 この構成によっても、第5の実施形態で説明 した構成と同様、ブロック1の傾きに起因す� �検出精度の低下を抑制することが可能であ� �。また、ホール素子31aの出力とホール素子31 bの出力との差分をとることにより、出力信� �を略2倍に増加させることができ、外乱磁場� ��影響をキャンセルし、外乱磁場による検出� ��度の低下を抑制することが可能となる。

 また、この場合、磁石列を構成する磁石の� ��は2個以外としてもよい。また、ホール素子 の数も2個以外としてもよい。例えば、図16に 示すように、磁石列33を構成する磁石の数は2 個でなく、さらに多くの磁石33a、33b、・・・ ・を並べることにより、レール2に対するブ� �ック1の相対位置検出のストロークを増加さ� ��ることが可能である。

 また、ホール素子の数も2個ではなく、ホー ル素子31aの、ブロック1の進行方向にホール� �子32aを、ホール素子31bの、ブロック1の進行� ��向にホール素子32bを設け、4個のホール素子 によって磁界を検知することとしてもよい。 これにより、各ホール素子の出力のばらつき を平均化できてより精度のよい位置検出を行 うことができる。また、この場合の装置は、 ブロック1とレール2との間の相対位置の変化� ��検出する磁気エンコーダとして使用するこ� ��ができ、力検出装置の他に、位置検出装置� ��速度検出装置や加速度検出装置として利用� ��ることも可能である。なお、本実施形態に� ��いて、検知手段は、ホール素子31a、31b、32a� ��32b、磁石列33を含んで構成される。

 (第7の実施形態)

 次に本発明の第7の実施形態について説明す る。本実施形態は、本発明をリニアブッシュ とシャフトとからなる直動システムに適用し た実施形態である。図17には、本実施形態に� ��ける力検知装置40の概略構成を示す。この� �検知装置40は、リニアブッシュの外筒41と、� ��ャフト42との間を、4条のボール列43~46で結� �し、外筒41に対してシャフト42が軸方向に往� ��移動可能となるように構成されている。

 4条のボール列43~46においては43a~46aが負荷ボ ール列として外筒41とシャフト42との間に介� �しており、この負荷ボール列43a~46aを通過し� ��転動体(ボール)は逃げボール列43b~46bで循環� ��るようになっている。外筒41は、両端が先� �カバー41aと後端カバー41bで閉塞されており� �シャフト42は、後端カバー41bに対して付勢バ ネ49で先端カバー41a側に付勢されている。ま� ��、先端カバー41aの中央部付近には孔部41cが� ��けられており、孔部41cからシャフト42の検� �突起42aが外部に突出するようになっている� �これにより、検出突起42aに力が作用した場� �には、付勢バネ49が弾性変形してシャフト42� ��外筒41に対して相対的に移動する。

 シャフト42の内部には、後端カバー41bから� �設された円柱状の磁石部47が挿入されている 。この磁石部47は、軸方向から見た断面の中� ��において2分された2つの部分から形成され� �おり、それぞれの部分は逆極性に着磁され� �いる。また、軸方向においても中央におい� �2分された2つの部分から形成されており、軸 方向のそれぞれの部分についても各々逆極性 となるように着磁されている。さらに、シャ フト42の内部には、ホール素子48a~48dが設けら れており、外筒41に対するシャフト42の相対� �な変位をホール素子48a~48dの出力信号によっ� ��検知可能となっている。

 この構成によれば、シャフト42は4条のボー� ��列43~46によって外筒41に対して結合されてい るため、モーメントに強く、磁石部47の各磁� ��と、ホール素子48a~48dの距離を安定化させる ことができる。従って、外筒41に対するシャ� ��ト42の相対的な変位を検知することで、検� �突起42aに作用する力をより精度よく検知す� �ことが可能となる。また、本実施形態によ� �ば、外筒41によって可動部分やホール素子の 駆動用の基板部分(不図示)を密閉することが� ��能となるので耐環境性を向上することがで� ��、外筒41に磁気シールドを兼ねさせること� �できるなどの利点がある。さらに、力検知� �置40全体を後端カバー41bにおいて他部材に支 持固定する構成とすれば、取り付け方向とシ ャフト42の変位方向とを合わせることができ� ��ので、装置の変形や傾きを抑制でき、重さ� ��定などへの利用を容易にすることができる� ��また、本実施形態において検知手段は、磁� ��部47、ホール素子48a~48dを含んで構成される� ��復元手段は付勢バネ49を含んで構成される� �

 図18A及び図18Bには、本発明をリニアブッシ� ��とシャフトとからなる直動システムに適用� ��た別の実施形態について示す。まず、図18A� ��示した力検出装置50について説明する。こ� �実施形態も、リニアブッシュの外筒51とシャ フト52とを、4条のボール列で結合し、シャフ ト52が外筒51の軸方向に往復相対移動可能と� �っている。図18Aにおいては4条のボール列53~5 6における負荷ボール列53aと55aについてのみ� �示している。

 外筒51は、先端が先端カバー51aで閉塞され� �おり、先端カバー51aの中央部には検出突起51 bが設けられている。また、外筒51の後端には 密閉性を高めるための後端カバー51cが設けら れており、シャフト52との間の隙間を少なく� ��ている。また、本形態においては磁石部57� �、先端カバー51aの中央部から後端カバー51c� �に延設されている。この磁石部57が、軸方向 から見た断面において、また軸方向において 2つの部分から形成されており、それぞれの� �分は逆極性に着磁されている点は図17で説明 した形態と同様である。

 また、シャフト52の後端はシャフト後端カ� �ー52bによって閉塞されている。また、シャ� �ト52の先端はシャフト先端カバー52aが設けら れ、このシャフト先端カバー52aの中央部はシ ャフト孔部52cにおいて開口しており、このシ ャフト孔部52cに磁石部57が先端側から挿入さ� ��ている。また、外筒51の先端カバー51aの内� �と、シャフト先端カバー52aとの間には付勢� �ネ59が設けられており、外筒51に力が作用し� ��外筒51がシャフト52に接近する際には付勢バ ネ59の弾性変形によって抵抗力が働くように� ��っている。シャフト52の内部にはホール素� �58a~58dが設けられており、検出突起51bに力が� ��えられた場合に、磁石部57から発生する磁� �をホール素子58a~58dで検出することで、シャ� ��ト52に対する外筒51の相対的な変位を検知可 能となっている。

 この構成によっても、モーメントに強く、� ��石部57の各磁極と、ホール素子58a~58dの距離� ��安定化させることができるので、シャフト5 2に対する外筒51の相対的な変位をより精度よ く検知することが可能となる。なお、この形 態において検知手段は、磁石部57、ホール素� ��58a~58dを含んで構成される。復元手段は付勢 バネ59を含んで構成される。

 次に、図18Bに示した力検出装置60について� �明する。この実施形態も、リニアブッシュ� �外筒61とシャフト62とを、4条のボール列で結 合し、シャフト62が外筒61の軸方向に往復相� �移動可能となっている。図18Bにおいては4条� ��ボール列63~66における負荷ボール列63aと65a� �ついてのみ図示している。

 外筒61は、後端が後端カバー61aで閉塞され� �おり、先端部61bの中央部には磁石挿入孔部61 cが設けられている。この磁石挿入孔部61cに� �してシャフト62の磁石部67が挿入される。そ� ��て、4条のボール列63~66の負荷ボール列63a~66a が磁石部挿入孔部61cとシャフト62との間に介� ��している。シャフト62の先端側には円盤状� �先端プレート62aが設けられている。この先� �プレート62aの中央部には検出突起62bが外部� �突出するようになっている。また、先端プ� �ート62aは、外周部62cにおいて外筒61の先端部 61bに当接している。先端プレート62aには軸方 向からみて円形の溝62d及び62eが設けられてい る。検出突起62bに力が作用した際に、この溝 62d及び62eにおいて先端プレート62aが弾性変形 して抵抗力を生じるようになっている。

 また、シャフト62の後端には、円柱状の磁� �部67が設けられている。この磁石部67が、軸� ��向から見た断面において、また軸方向にお� ��て2つの部分から形成されており、それぞれ の部分は逆極性に着磁されている点は図17で� ��明した形態と同様である。さらに、外筒61� �内周面61dにはホール素子68a~68dが設けられて� ��る。

 この構成によっても、シャフト62は4条のボ� ��ル列63~66によって外筒61に対して結合されて いるため、モーメントに強く、磁石部67の各� ��極と、ホール素子68a~68dの距離を安定化させ ることができる。従って、外筒61に対するシ� ��フト62の相対的な変位を検知することで、� �出突起62bに作用する力をより精度よく検知� �ることが可能となる。なお、この形態にお� �て検知手段は、磁石部67、ホール素子68a~68d� �含んで構成される。復元手段は先端プレー� �62aに円形の溝62d及び62eが設けられた構造を� �んで構成される。

 なお、本実施形態においては、シャフトと� ��筒とは4条のボール列によって結合された例 について説明したが、ボール列の数は4条に� �られない。5条、6条など、想定されるモーメ ントによってボール列の数を適宜変更するこ とができる。また、磁石部が、軸方向から見 た断面において、また軸方向において2つの� �分から形成されており、それぞれの部分は� �極性に着磁されている例について説明した� �、この着磁パターンに関しても、ホール素� �の配置、数に併せて適宜定めることができ� �。

 (第8の実施形態)

 次に本発明の第8の実施形態について説明す る。本実施形態は、本発明をリニアブッシュ とシャフトとからなる直動システムに適用し 、加速度ピックアップを構成した形態である 。図19Aには、本実施形態における加速度ピッ クアップ70の概略構成を示す。この加速度ピ� ��クアップ70は、リニアブッシュの外筒71と、 シャフト72との間を、4条のボール列で結合し 、シャフト72が軸方向に往復移動可能に取り� ��けられている。

 図19Aにおいては4条のボール列のうち2つの� �ール列の負荷ボール列73a及び75aについて図� �する。外筒71は、両端が先端カバー71aと後端 カバー71bで閉塞されて密閉構造をとっている 。また、先端カバー71aと後端カバー71bには、 後述の付勢バネやホール素子を支持する先端 側ホルダ71cと後端側ホルダ71dが設けられてい る。先端側ホルダ71cと後端側ホルダ71dには、 付勢バネ79aと付勢バネ79bとが取り付けられて いる。そして、シャフト72は、後端カバー71b� ��対して付勢バネ79bで先端側に付勢されてい� ��とともに先端カバー71aに対しても付勢バネ7 9aで後端側に付勢されている。

 また、シャフト72の先端側及び後端側には� �円柱状の磁石部77a及び77bが設けられている� �この磁石部77a及び77bは、軸方向から見た断� �において2分割されており、分割された各々� ��部分は逆極性に着磁されている。また、軸� ��向においても2分割されており、分割された 部分は各々逆極性となるように着磁されてい る。さらに、先端側ホルダ71cと後端側ホルダ 71dにおいて、磁石部77a及び77bの各磁極に対向 する部分には、ホール素子78a~78dが設けられ� �おり、外筒71に対するシャフト72の相対的な� ��位をホール素子78a~78dの出力信号によって検 知することが可能となっている。

 ここで、加速度検知装置70に加速度が加わ� �た場合に、外筒71に対してシャフト72が相対� ��動し、その変位をホール素子78a~78dの出力で 検出することが可能である。この構成によれ ば、シャフト72は4条のボール列によって外筒 71に対して結合されているため、モーメント� ��強く、磁石部77a、77bの各磁極の、ホール素� ��78a~78dに対する変位を均等化、安定化させる ことができ、外筒71に対するシャフト72の加� �度をより精度よく検知することが可能とな� �。なお、この形態において検知手段は、磁� �部77a、77b、ホール素子78a~78dを含んで構成さ� ��る。復元手段は付勢バネ79a、79bを含んで構� ��される。

 次に、図19Bには、同じく、本発明をリニア� ��ッシュとシャフトとからなる直動システム� ��適用し、加速度ピックアップを構成した別� ��例について示す。図19Bに示す加速度ピック� ��ップ80は、リニアブッシュの外筒81と、シャ フト82との間を、4条のボール列で結合し、シ ャフト82が軸方向に往復移動可能に取り付け� ��れている。

 図19Bにおいては4条のボール列のうち2つの� �ール列の負荷ボール列83a及び85aについて図� �する。外筒81は、両端が先端カバー81aと後端 カバー81bで閉塞されて密閉構造となっている 。シャフト82の先端部82aと後端部82bには先端� ��ボール87aと後端側ボール87bを介して先端側� ��バネ88a及び後端側板バネ88bが設けられてい� ��。そして、シャフト82は、後端側板バネ88b� �よって先端側に付勢されているとともに先� �側板バネ88aによって後端側に付勢されてい� �。先端側ボール87aと後端側ボール87bは、先� �側板バネ88a及び後端側板バネ88bの変形のモ� �ドを均一化するためのものである。この先� �側板バネ88a及び後端側板バネ88bに付勢され� �ことによって、シャフト82は安定位置に停止 する。また、先端側板バネ88a及び後端側板バ ネ88bには各々先端側圧電素子89aと後端側圧電 素子89bが固着されている。

 ここで、加速度ピックアップ80に加速度が� �わった場合に、外筒81に対してシャフト82が� ��対移動し、その変位に応じた先端側板バネ8 8a及び後端側板バネ88bの変形を先端側圧電素� ��89aと後端側圧電素子89bの出力で検出するこ� ��が可能である。

 この構成によれば、シャフト82は4条のボー� ��列によって外筒81に対して結合されている� �め、モーメントに強く、先端側板バネ88a及� �後端側板バネ88bの変形モードを均等化、安� �化させることができ、先端側圧電素子89aと� �端側圧電素子89bの出力によって、外筒81に対 するシャフト82の加速度をより精度よく検知� ��ることが可能となる。この形態において検� ��手段は、先端側板バネ88a、後端側板バネ88b� ��先端側圧電素子89a、後端側圧電素子89bを含� ��で構成される。復元手段は先端側板バネ88a� ��後端側板バネ88bを含んで構成される。

 なお、本実施形態においても、シャフトと� ��筒とは4条のボール列によって結合された例 について説明したが、ボール列の数は4条に� �られない。5条、6条など、想定されるモーメ ントによってボール列の数を適宜変更するこ とができる。また、図19Aでは、円柱状の磁石 部77a及び77bが、軸方向から見た断面において も、軸方向においても2分割されており、分� �された部分は各々逆極性となるように着磁� �れている例について説明した。しかしなが� �、この着磁パターンに関しても、ホール素� �の配置、数に併せて適宜定めることができ� �。また、シャフト72の先端部及び後端部にお けるホール素子78a~78dに対向する部分に別々� �磁石を設け、それぞれ隣合う磁石の磁極を� �極性としてもよい。

 (第9の実施形態)

 次に本発明の第9の実施形態について説明す る。本実施形態は、第1の実施形態における� �バネを変更した形態である。図20には、本実 施形態における力検知装置90の概略構成を示� ��。

 図20Aに示すように、この第8の実施形態によ る力検知装置90においては、ブロック91、レ� �ル92、保持器93、保持器に保持された転動体( ボール)93a及び板バネ96を有して構成されてい る。他の構成は第1の実施形態と同等である� �で図示及び説明は省略する。

 本実施形態では、コの字型のブロック91と� �形状のレール92とは、ブロック91の内周部と� ��レール92の外周部とが、レール2の側壁に設� ��られた図示しない転動体および保持器93に� �持された転動体(ボール)93aを介して相対運動 可能に構成されている。すなわち、ブロック 91とレール92とにより、相対的に直線運動を� �うリニアガイドが構成されている。

 また、この力検知装置90においては、ブロ� �ク91の移動方向に沿った両側端面に、ストッ パ94が設けられている。このストッパ94は固� �用ねじ95によってブロック91に固定されてい� ��。そして、このストッパ94の内側側面にお� �るレール2の移動方向両端面側に復元力を作� ��させる弾性部材としての板バネ96がそれぞ� �設けられている。この板バネ96の外側端面96a はストッパ94に、内側端面96bはレール92に接� �されている。図20A中における2つの板バネ96� �、安定状態において、レール92に対して進行 方向に沿った内側に向けて互いに押圧力を作 用するように設けられている。

 図20Bには、板バネ96の斜視図を示す。この� �バネ96は、外側端面96aと内側端面96bとの間に 弾性変形可能なバネ部96cが形成されたもので あり、図20Aの紙面に垂直方向については断面 一定となっている。

 弾性部材としての板バネ96をこのような形� �にすることにより、レール92の端面全体に対 して一様に押圧力を作用させることができる 。これにより、レール92がブロック91に対し� �相対移動する際にレール92に対して図12、図1 3で示したようなモーメント(ピッチング方向� ��モーメント)が作用することを抑制でき、レ ール92の傾きを抑制することができる。これ� ��より、微小な力、微小な変位量を検知する� ��合に、レール92をより円滑に転動体(ボール) 93aの並び方向に移動させることができ、より 正確に変位量を検知することができる。本実 施の形態において復元手段は板バネ96を含ん� ��構成される。なお、板バネ96の材質として� �、弾性が認められれば、バネ鋼などの金属� �料でも、非金属材料でも使用することがで� �る。

  (参考実施形態)

 次に、この発明の参考実施形態による力計� ��装置における力検知装置10について説明す� �。なお、力検知装置10以外の構成については 第1の実施形態におけると同様である。図21に 、この参考実施形態による力検知装置10を示� ��。

 図21Aに示すように、この力検知装置10にお� �ては、第1乃至第3の実施形態と異なり、ホー ル素子5および磁石4を設けずに、歪みゲージ� ��利用する構成である。また、レール2の長手 方向に沿った両側部に凹部2cが形成され、こ� ��凹部2cに、力伝達手段としての例えばセラ� �ックや金属からなる球体17が設けられている 。

 また、図21Bに示すように、ブロック1とレー ル2とを結合するために、これらの長手方向� �両側端面に結合板14が設けられているととも に、さらにその外側表面に、歪みゲージ16を� ��数個、ここでは例えば3個並べて配置した弾 性部材としてのゲージ板15が固定されている� ��すなわち、レール2は、力伝達手段としての 球体17を介して、ゲージ板15から弾性力が作� �されるように構成されている。また、これ� �の4個の歪みゲージ16からは出力ライン(図示� ��ず)が接続されており、歪みゲージ16の歪み� ��基づいた電圧が出力される。

 そして、この歪みゲージ16を歪ませる方法� �しては、第1乃至第3の実施形態と同様にブロ ック1とレール2との相対移動(相対運動)によ� �移動量に基づいている。例えば、ブロック1� ��固定させてレール2に外力を作用させると、 レール2との移動方向に沿った力成分によっ� �、レール2が移動する。そして、このレール2 の移動による力が力伝達手段としての球体17� ��介してゲージ板15に1点で作用することによ� ��、歪みゲージ16が歪まされる。そして、こ� �歪みに基づいて、複数(ここでは3個)の歪み� �ージ16から電圧が出力される。この歪みゲー ジ16から出力される電圧に基づいて、レール2 に作用される外力の特定方向(レール2の移動� ��向)の力成分の大きさが検出される。なお、 歪みゲージ16自体を利用した力検知原理に関� ��ては、従来公知であるので、その説明を省� ��する。

 以上説明した参考実施形態においても、第1 乃至第3の実施形態におけると同様に、力を� �際に計測する力検知のための歪みゲージ板15 の構成と、作用された外力の特性方向の成分 のみを変位成分として抽出するブロック1お� �びレール2の構成とを分けていることにより� ��第1乃至第3の実施形態と同様の構成となり� �同様の効果を得ることができる。

 以上、この発明の実施形態について具体的� ��説明したが、この発明は、上述の実施形態� ��限定されるものではなく、この発明の技術� ��思想に基づく各種の変形が可能である。例� ��ば、上述の実施形態において挙げた数値は� ��くまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと� ��なる数値を用いてもよい。

 例えば、上述の実施形態による力検知装置� ��おいては、永久磁石を用いているが、電磁� ��を用いることも可能である。また、この発� ��は、この構造における相対運動をRガイドに 実装することによって、回転方向のみの力を 検出することも可能となる。また、高剛性か つ高感度であることから、ロボットの腕など に直接組み込ませることが可能である。また 、磁石と検出部との相対的な配置によって、 多軸力覚センサを構成することが可能である 。また、可動部をより軽量化することによっ て、加速度センサとして機能させることも可 能となる。これらのことから、この発明は、 骨折などの整復手術の補助を行うための整復 装置、直動案内装置、スプライン、ねじ、ま たはアクチュエータ関連製品全般に適用する ことが可能である。

 また、例えば上述の実施形態においては、� ��電変換素子としてホール効果を利用したホ� ��ル素子を用いているが、その他の磁力を電� ��に変換する手段であれば、あらゆる素子を� ��用することが可能である。磁電変換素子の� ��の例としては、MR素子、磁歪素子などを挙� �ることができる。

 例えば上述の第1の実施形態においては、レ ール2の長手方向に沿った長さをブロック1の� ��手方向に沿った長さに比して長くなるよう� ��構成しているが、逆に、ブロック1の長手方 向に沿った長さを、レール2の長手方向に沿� �た長さに比して長くなるようにしても良い� �この場合においては、レール2には、常に移� ��方向にそって両外側に向かう斥力が作用す� ��ことになり、静止時においてレール2に作用 する力が0であり、レール2がブロック1に対し て相対的に移動した場合に復元力が生じるよ うにすることができる。なお、上記のそれぞ れの実施形態においては、力検知装置、加速 度ピックアップなど一種類の装置を例にとっ て本発明を説明した。しかし、それぞれの実 施形態と同等の構成または原理によって、位 置検知装置、速度検知装置、力検知装置、加 速度ピックアップ(検知装置)などのいずれの� ��学的物理量の検知装置を構成しても構わな� ��。