JP2002310634A - 距離測定装置および距離測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】配置される環境下での温度や湿度の影響は受け
てもその影響を最小限に留めるようにして、安価に正確
な移動距離を高精度に測定する。 【解決手段】所定の信号に応じて所定の角度だけ回転し
てステップを刻むモーターと、上記モーターの駆動力に
よって移動される移動部材と、上記移動部材が上記モー
ターによって移動されると上記移動部材の移動距離に応
じた出力値を出力するエンコーダと、上記モーターが刻
むステップ数に基づいて、上記エンコーダから出力され
る単位出力値当たりの上記移動部材の移動距離を決定す
る決定手段と、上記決定手段によって決定された上記エ
ンコーダから出力される単位出力値当たりの上記移動部
材の移動距離と、上記エンコーダから出力された出力値
とに基づいて上記移動部材の移動距離を測定する距離測
定手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離測定装置およ
び距離測定方法に関し、さらに詳細には、所定の方向に
移動する移動体の移動距離を測定する際に用いて好適な
距離測定装置および距離測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、所定の方向に直線的に移動す
る移動体と、当該移動体の移動に応じた出力値を出力す
るリニア・エンコーダとを有し、このリニア・エンコー
ダの出力値に基づいて、移動体の移動距離を測定するよ
うにした距離測定装置が知られている。

【０００３】こうした距離測定装置に配設されるリニア
・エンコーダとしては、例えば、光学式のリニア・エン
コーダを用いることができる。光学式リニア・エンコー
ダは、所定のピッチで格子状のスリットが形成されたメ
イン・スケールと光源ならびに受光素子とを有し、当該
メイン・スケールを挟み込んだ状態で光源と受光素子と
が移動体の移動に伴って移動することにより、移動体の
移動に応じた出力値を出力するものである。

【０００４】しかしながら、光学式リニア・エンコーダ
のメイン・スケールが樹脂により形成されている場合に
は、温度や湿度などの影響を受け易く、温度や湿度など
の変化に応じてメイン・スケールが伸縮してその全長が
変化してしまう。これにより、メイン・スケールに形成
されているスリットのピッチが変化してしまい、光学式
リニア・エンコーダから出力される出力値が、移動体の
移動に応じた正確な出力値とはならない恐れがあった。

【０００５】このため、従来の距離測定装置において
は、温度を測定する温度センサーや湿度を測定する湿度
センサーなどを配設して、距離測定装置が設置されてい
る環境下での温度や湿度を測定するとともに、予め各種
温度や湿度に応じた補正値を記憶した補正テーブルを用
意するようになされている。

【０００６】こうした距離測定装置においては、センサ
ーによる温度や湿度の測定結果と補正テーブルとを照ら
し合わせる処理を行い、距離測定装置が配設されている
環境下に応じた補正値を得る。そして、得られた補正値
を用いることにより、温度や湿度の影響でスリットのピ
ッチが変化してしまって光学式リニア・エンコーダから
正確な出力値が出力されない場合でも、移動体の移動距
離が正確に測定できるようにしている。

【０００７】しかしながら、こうした従来の距離測定装
置においては、温度センサーや湿度センサーなどを配設
しなければならないので、製造コストなどが増大し、高
価なものになるという問題点があった。

【０００８】また、温度と湿度との２つのパラメータの
組み合わせによる複雑な補正テーブルを予め用意する必
要があるとともに、こうした複雑な補正テーブルによる
補正値を用いた補正では、移動体の正確な移動距離を高
精度に測定することができないという問題点があった。

【０００９】このため、上記したような従来の距離測定
装置における問題点を解決するために、温度や湿度など
の影響を受け難い材質、例えば、ガラスにより形成され
たメイン・スケールを有する光学式リニア・エンコーダ
を配設するようにした距離測定装置が提案されている。

【００１０】こうした距離測定装置においては、メイン
・スケールがガラスで形成されているので、温度や湿度
などの影響でメイン・スケールが伸縮してその全長が変
化するようなことが少なく、光学式リニア・エンコーダ
から出力される出力値は、移動体の移動に応じた正確な
出力値となる。

【００１１】しかしながら、ガラスにより形成されたメ
イン・スケールを有する光学式リニア・エンコーダは高
価なので、当該ガラスにより形成されたメイン・スケー
ルを有する光学式リニア・エンコーダを距離測定装置に
配設すると、製造コストなどが増大し、高価なものにな
るという問題点を招来することとなっていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、配置される環境
下での温度や湿度の影響は受けてもその影響を最小限に
留めるようにして、正確な移動距離を高精度に測定する
ことができ、しかも安価な距離測定装置ならびに距離測
定方法を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、所定の信号
に応じて所定の角度だけ回転してステップを刻むモータ
ーと、上記モーターの駆動力によって移動される移動部
材と、上記移動部材が上記モーターによって移動される
と上記移動部材の移動距離に応じた出力値を出力するエ
ンコーダと、上記モーターが刻むステップ数に基づい
て、上記エンコーダから出力される単位出力値当たりの
上記移動部材の移動距離を決定する決定手段と、上記決
定手段によって決定された上記エンコーダから出力され
る単位出力値当たりの上記移動部材の移動距離と、上記
エンコーダから出力された出力値とに基づいて上記移動
部材の移動距離を測定する距離測定手段とを有するよう
にしたものである。

【００１４】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、所定の信号に応じて所定の角度だけ回転してステッ
プを刻むモーターの駆動力によって上記移動部材を所定
の基準移動距離分だけ移動させ、上記所定の基準移動距
離分だけ上記移動部材を移動したときに上記モーターが
刻んだステップ数を、上記所定の基準移動距離と対応さ
せて記憶する第１のステップと、上記第１のステップに
おいて記憶したステップ数分だけ上記モーターによって
上記移動部材を移動したときに、上記エンコーダから出
力された出力値を記憶する第２のステップと、上記第２
のステップにおいて記憶した上記エンコーダから出力さ
れた出力値と上記所定の基準移動距離とから、上記エン
コーダから出力される単位出力値当たりの上記移動部材
の移動距離を決定して、該決定した上記エンコーダから
出力される単位出力値当たりの上記移動部材の移動距離
と、上記エンコーダから出力された出力値とに基づいて
上記移動部材の移動距離を測定する第３のステップとを
有するようにしたものである。

【００１５】従って、本発明のうち請求項１ならびに請
求項２記載の発明によれば、モーターが刻むステップ数
に基づいて、エンコーダから出力される単位出力値当た
りの移動部材の移動距離が決定され、このエンコーダか
ら出力される単位出力値当たりの移動部材の移動距離
と、エンコーダから出力された出力値とに基づいて移動
部材の移動距離が測定されるので、配置される環境下で
の温度や湿度の影響は受けてもその影響を最小限に留め
ることができ、正確な移動距離を高精度に測定すること
ができる。

【００１６】また、上記した「従来の技術」の項におい
て示した距離測定装置のように温度センサーや湿度セン
サーなどを配設する必要がなくなり、エンコーダーをガ
ラスではなく温度や湿度に影響され安い樹脂などにより
形成してもよいので、安価に正確な移動距離を高精度に
測定することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による距離測定装置および距離測定方法の実施の形
態の一例を詳細に説明するものとする。

【００１８】図１には、本発明による距離測定装置を備
えた座標測定装置の実施の形態の一例の概略構成説明図
が示されており、 図２には、図１におけるＡ矢視図の
一部を拡大し、リニア・エンコーダ２０を中心に示した
概略構成説明図が示されており、図３（ａ）には、図１
におけるＢ矢視図の一部を拡大し、ワーク・テーブル２
２を中心に示した概略構成説明図が示されている。

【００１９】この座標測定装置１０は、固定系のベース
部材１２と、ベース部材１２の左右両端でベース部材１
２上に垂直に立設された支柱１４Ｌ、１４Ｒと、左右２
つの支柱１４Ｌ、１４Ｒを連結する後方部材１６と、ベ
ース部材１２上においてＹ軸方向（図１における座標系
を示す参考図を参照する。）に延長するとともに互いに
平行な位置関係で配設された２本のレール１８−１、１
８−２と、ベース部材１２上においてＹ軸方向に延長す
るとともにレール１８−１近傍に配設されたリニア・エ
ンコーダ２０と、２本のレール１８−１、１８−２上に
スライド部品（図示せず。）を介してＹ軸方向に移動自
在に配設されたワーク・テーブル２２と、後方部材１６
に図示しない滑り軸受を介してＸ軸方向（図１における
座標系を示す参考図を参照する。）に移動自在に配設さ
れたキャリッジ２４と、キャリッジ２４にワーク・テー
ブル２２と対向するようにして配設されるとともに、Ｘ
軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（図１におけ
る座標系を示す参考図を参照する。）に移動自在に配設
された走査装置２６とを有して構成されている。

【００２０】ここで、この座標測定装置１０において
は、後述するマイクロ・コンピューター１００の制御に
よって、所定の分解能に応じて駆動手段たるモーターの
駆動が制御される。このモーターの駆動によって、走査
装置２６がＺ軸方向に移動され、また、キャリッジ２４
が後方部材１６に沿ってＸ軸方向に移動され、また、被
測定物２００を載置したワーク・テーブル２２がレール
１８−１、１８−２に沿ってＹ軸方向に移動される。

【００２１】従って、走査装置２６とワーク・テーブル
２２に載置された被測定物２００との相対的な位置関係
は、走査装置２６がＸ軸方向とＺ軸方向とに移動可能で
あって、被測定物２００がＹ軸方向に移動可能であるの
で、結局、走査装置２６は被測定物２００に対してＸ軸
方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三次元の方向で移動可
能となる。

【００２２】なお、上記した座標測定装置１０は、上記
したモーターの駆動制御を含む全体の動作をマイクロ・
コンピューター１００（図４参照）により制御されてい
るものであるが、その詳細な説明は後述することとす
る。

【００２３】そして、ワーク・テーブル２２の略矩形形
状の上面部２２ａには、立体たる被測定物２００が固定
的に載置されることになる。この被測定物２００は、三
次元の空間的広がりをもつ物体であり、当該物体は所定
の形状を有しているものとする。

【００２４】このワーク・テーブル２２の下面部２２ｂ
には、Ｙ軸方向に直線的に延長されてガイド部２２ｃが
突設されている。このガイド部２２ｃは、直線的に延長
されるレール１８−１、１８−２上に摺動自在に係合し
ており、ワーク・テーブル２２のＹ軸方向への移動が許
容されている。

【００２５】より詳細には、ワーク・テーブル２２に
は、リニア・エンコーダ２０近傍に配設された駆動ベル
ト３０を介してモーター３６の駆動力が伝達されるよう
になされており、これにより、ワーク・テーブル２２は
Ｙ軸方向へ直線的に移動するものである（図３（ａ）参
照）。

【００２６】具体的に、ワーク・テーブル２２のＹ軸方
向に沿う両端部のうちの左端部２２Ｌは、駆動ベルト３
０に固定されている。

【００２７】この駆動ベルト３０は、ガラスの芯線を有
するものである。従って、温度や湿度などの変化に応じ
て駆動ベルト３０が伸縮する程度は極めて小さく、駆動
ベルト３０は温度や湿度などの影響を受け難いものであ
る。そして、駆動ベルト３０は、ベース部材１２に配設
されたプーリー３２−１とプーリー３２−２との間に、
無端状に張設されている。

【００２８】また、モーター３６は、例えば、ステッピ
ング・モーターにより構成することができ、このモータ
ー３６の回転軸（図示せず。）には、モーター・ギア３
８が配設されている。そして、モーター３６は、プーリ
ー３２−１の同軸上配設されたギア３４とモーター・ギ
ア３８とが噛み合うようにして配置されている。

【００２９】そして、モーター３６は、後述するマイク
ロ・コンピューターの制御により出力される制御用パル
ス信号のパルス数に応じて、段階的に所定角度だけ所定
周り方向に回転して、ステップを刻むものである。即
ち、モーター３６が刻むステップ数は、制御用パルス信
号のパルス数と一致している。

【００３０】こうしたモーター３６の回転による回転軸
の回転は、モーター・ギア３８とギア３４とを介してプ
ーリー３２−１に伝達されてプーリー３２−１に回転運
動を生ぜしめ、このプーリー３２−１の回転運動による
駆動ベルト３０の移動に伴って、駆動ベルト３０に配設
されたワーク・テーブル２２がＹ軸方向における前後方
向へと移動する。

【００３１】この実施の形態においては、所定の制御用
パルス信号に応じてモーター３６が右周り方向（図３
（ａ）に示す矢印ａ方向）に回転した場合には、プーリ
ー３２−１は左周り方向（図３（ａ）に示す矢印ｂ方
向）に回転して、駆動ベルト３０に配設されたワーク・
テーブル２２がＹ軸方向における前方側から後方側に向
かって直線的に移動する。

【００３２】一方、所定の制御用パルス信号に応じてモ
ーター３６が左周り方向（図３（ａ）に示す矢印ｃ方
向）に回転した場合には、プーリー３２−１は右周り方
向（図３（ａ）に示す矢印ｄ方向）に回転して、駆動ベ
ルト３０に配設されたワーク・テーブル２２がＹ軸方向
における後方側から前方側に向かって直線的に移動す
る。

【００３３】次に、リニア・エンコーダ２０は光学式
（透過型）のリニア・エンコーダであり、所定の格子状
のスリットが形成されたメイン・スケール部２０ａと、
光源、レンズならびに受光素子を備えるとともにメイン
・スケール部２０ａを挟み込みようにして配設された検
出部２０ｂとにより構成されている（図２参照）。

【００３４】なお、メイン・スケール部２０ａは樹脂に
より形成されている。

【００３５】そして、リニア・エンコーダ２０のメイン
・スケール部２０ａは、延長方向がＹ軸方向と一致する
ようにして、ベース部材１２上の左側に固定的に配設さ
れている。一方、リニア・エンコーダ２０の検出部２０
ｂは、ワーク・テーブル２２のＹ軸方向に沿う左端部２
２Ｌにおいて突設された取り付け部２２ｄの外面２２ｅ
に固定的に配設されている。

【００３６】従って、ワーク・テーブル２２がＹ軸方向
に移動するのに伴って、ワーク・テーブル２２の左端部
２２Ｌに固定的に配設されているリニア・エンコーダ２
０の検出部２０ｂは、メイン・スケール部２０ａを挟み
込んだ状態でＹ軸方向に移動する。

【００３７】リニア・エンコーダ２０からは、ワーク・
テーブル２２がＹ軸方向に直線的に移動したときのワー
ク・テーブル２２のＹ軸方向における移動距離に応じた
パルス信号が出力される。なお、リニア・エンコーダ２
０からデジタル信号で出力されたパルス信号は後述する
マイクロ・コンピューター１００に入力される。

【００３８】走査装置２６は、圧電素子（図示せず。）
を有する接触センサーにより構成されており、Ｚ軸方向
における上方方向への移動（上昇）と下方方向への移動
（下降）とを繰り返すことにより、接触センサーの接触
子２７の先端部２７ａをＺ軸方向に下降させて被測定物
２００の表面２００ａに当接させるものである（なお、
本明細書においては、「被測定物２００の表面２００ａ
における接触子２７の先端部２７ａがＺ軸方向で下降し
て当接した部位」を、「接触点」と適宜に称することと
する。）。

【００３９】そして、接触子３０の接触点における電圧
の変化は、走査装置２６から出力されて後述するマイク
ロ・コンピューター１００に入力されるものである。

【００４０】次に、図４には、本発明による距離測定装
置を備えた座標測定装置１０の全体の動作を制御する制
御システムのブロック構成図が示されており、この制御
システムはマイクロ・コンピューター１００により全体
の動作の制御が行われる。

【００４１】マイクロ・コンピューター１００は、後述
するリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１０４に格納さ
れたプログラムに従って処理を実行する中央処理装置
（ＣＰＵ）１０２と、ＣＰＵ１０２が実行するプログラ
ムが格納されたＲＯＭ１０４と、ＣＰＵ１０２の制御に
よって本発明による座標測定装置１０が動作することに
より得られる座標データを記憶する座標データ記憶部１
０６−１や、ＣＰＵ１０２の制御によって本発明による
座標測定装置１０の動作が行われる際のワーキング・エ
リアとしての領域などが設定されたランダム・アクセス
・メモリ（ＲＡＭ）１０６とを有して構成されている。

【００４２】ここで、ＲＯＭ１０４は、例えば、ＰＲＯ
Ｍ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ
ｍｅｍｏｒｙ）のＥＥＰ−ＲＯＭにより構成することが
でき、座標測定装置１０の製造工程において、後述する
基準パルス数データの書き込みがなされるものである。

【００４３】また、マイクロ・コンピューター１００に
は、モーター３６や走査装置２６、リニア・エンコーダ
２０などが接続されており、走査装置２６から送信され
る接触子２７の接触点における電圧の変化を示す信号
や、リニア・エンコーダ２０から出力されるパルス信号
が、マイクロ・コンピューター１００に入力されるもの
である。

【００４４】さらに、マイクロ・コンピューター１００
には、液晶表示装置（ＬＣＤ）などにより構成される表
示装置１０８が接続されており、後述する座標データの
示す測定ポイントのＸ座標、Ｙ座標ならびにＺ座標がリ
アルタイムで表示される。

【００４５】なお、座標測定装置１０においては、キャ
リッジ２４のＸ軸方向における移動距離に応じたパルス
信号を出力するリニア・エンコーダ（図示せず。）や、
走査装置２６のＺ軸方向における移動距離に応じたパル
ス信号を出力するリニア・エンコーダ（図示せず。）が
配設されている。そして、これらリニア・エンコーダか
ら出力されるパルス信号も、マイクロ・コンピューター
１００に入力されるようになされている。

【００４６】以上の構成において、図３（ｂ）（ｃ）
（ｄ）ならびに図５を参照しながら、上記した座標測定
装置１０の動作の説明を行うものとする。

【００４７】図５には、本発明による距離測定装置を備
えた座標測定装置１０の動作フローを概念的に示す説明
図が示されている。

【００４８】まず、この座標測定装置１０は、工場にお
ける製造工程で各種部材の組み付けが終了し、出荷工程
を経て、実際に使用者に使用が開始されるまでの間に、
出荷時補正処理（ステップＳ５０２ならびにステップＳ
５０４）と使用時補正処理（ステップＳ５１０乃至ステ
ップＳ５１４）とが行われるようになされている。

【００４９】出荷時補正処理は、座標測定装置１０に関
して、工場における製造工程での各種部材の組み付けを
終了して出荷工程に移行すると行われる補正処理であ
る。

【００５０】具体的には、まず、座標測定装置１０を所
定の環境下、例えば、温度２０℃で湿度５０％の環境下
に配置し、各種治具を用いて各種部材の組み付け誤差等
の調整を行う（ステップＳ５０２）。これにより、走査
装置２６のＺ軸方向における移動や、キャリッジ２４の
Ｘ軸方向における移動や、ワーク・テーブル２２のＹ軸
方向における移動が、正確な距離で直線的になされるよ
うになる。

【００５１】こうした所定の環境下における組み付け誤
差の調整（ステップ５０２）が終了したら、次に、同じ
所定の環境下、つまり、温度２０℃で湿度５０％の環境
下で、ワーク・テーブル２２をＹ軸方向における所定の
方向に基準駆動距離分だけ移動する（ステップＳ５０
４）。

【００５２】なお、この基準駆動距離は、移動部材たる
ワーク・テーブル２２の大きさなどに応じて予め設定さ
れるものである。また、この基準駆動距離分だけワーク
・テーブル２２をＹ軸方向に移動させるときに、移動を
開始する座標位置ならびに移動方向も予め設定されてい
る。

【００５３】この実施の形態においては、基準駆動距離
を２００ｍｍとし、ワーク・テーブル２２をＹ軸方向に
おける最も前方側の位置（図３（ａ）（ｂ）参照）から
後方側に向かって２００ｍｍだけ移動するものとして、
以下の説明を行うこととする。

【００５４】そして、基準駆動距離分だけワーク・テー
ブル２２をＹ軸方向における所定の方向に移動させたと
きに、モーター３６が刻んだステップ数を基準駆動距離
と対応させ基準パルス数データとしてＲＯＭ１０４に書
き込む。

【００５５】つまり、制御用パルス信号に応じてモータ
ー３６を右周り方向（図３（ａ）に示す矢印ａ方向）に
回転させる。これにより、プーリー３２−１が左周り方
向（図に示す矢印ｂ方向）に回転して、駆動ベルト３０
に配設されたワーク・テーブル２２がＹ軸方向における
最も前方側の位置から後方側に向かって直線的に移動す
る。

【００５６】この際に、ＣＰＵ１０２は、ワーク・テー
ブル２２をＹ軸方向における前方側から後方側に向かっ
て２００ｍｍ（基準駆動距離）分だけ直線的に移動させ
るのにモーター３６が右周り方向（図に示す矢印ａ方
向）に段階的に所定角度ずつ回転して刻んだステップ数
を検出する。

【００５７】そして、ＣＰＵ１０２により検出されたス
テップ数、例えば、「２０１３２ステップ」と基準駆動
距離「２００ｍｍ」とを対応させ、基準パルス数データ
としてＲＯＭ１０４に書き込む。

【００５８】こうして基準パルス数データをＲＯＭ１０
４に書き込んだ後、座標測定装置１０は出荷されて（ス
テップＳ５０６）、使用者により使用されるようになる
（ステップＳ５０８）。そして、使用者が座標測定装置
１０を使用開始するに際して、座標測定装置１０の電源
を投入すると、各種初期設定の処理が行われる。

【００５９】こうした各種初期設定の処理（ステップＳ
５０８）に続いて、使用時補正処理が行われる。即ち、
使用時補正処理は、座標測定装置１０の電源が投入され
ると行われるようになされた補正処理である。

【００６０】使用時補正処理においては、まず、ワーク
・テーブル２２をＹ軸方向における所定の方向に、基準
パルス数データが示すステップ数分だけ移動させる（ス
テップＳ５１０）。

【００６１】この際、ワーク・テーブル２２のＹ軸方向
における移動は、上記した出荷時補正処理（ステップＳ
５０４）における、ワーク・テーブル２２の基準駆動距
離分だけの移動と同一座標、同一方向とする。

【００６２】ここで、出荷時補正処理（ステップＳ５０
４）におけるワーク・テーブル２２の基準駆動距離分だ
けの移動と同一座標、同一方向で、基準パルス数データ
が示すステップ数分だけワーク・テーブル２２を移動さ
せたので、ワーク・テーブル２２が移動した移動距離は
基準駆動距離と一致する。

【００６３】より詳細には、この使用時補正処理のとき
に座標測定装置１０が配置されている環境の温度や湿度
が、出荷時補正処理（ステップＳ５０２ならびにステッ
プＳ５０４）のおける所定の環境と異なっていたとして
も、モーター３６が所定の方向に段階的に回転する角度
（ステップ角度）や、駆動ベルト３０の長さなどは、温
度や湿度などの変化による影響を受け難いので、基準パ
ルス数データが示すステップ数分だけワーク・テーブル
２２を移動させると、ワーク・テーブル２２が基準駆動
距離分だけ移動したものと見なして実用上問題はない。

【００６４】そして、ステップＳ５１２の処理において
は、ステップＳ５１０でワーク・テーブル２２をＹ軸方
向における所定の方向に基準パルス数データが示すステ
ップ数分だけ移動させたときにおける、リニア・エンコ
ーダ２０から出力されたパルス信号のパルス数をＲＡＭ
１０６の所定エリアに記憶する。

【００６５】つまり、座標測定装置１０が現在配置され
ている環境下において、基準パルス数データが示すステ
ップ数分だけワーク・テーブル２２がＹ軸方向に直線的
に移動したとき、即ち、基準駆動距離分だけワーク・テ
ーブル２２がＹ軸方向に直線的に移動したときにおけ
る、リニア・エンコーダ２０から出力されたパルス信号
のパルス数をＣＰＵ１０２により検出し、ＲＡＭ１０６
に記憶する。

【００６６】そして、ステップＳ５１２においてＲＡＭ
１０６に記憶されたパルス数で、基準パルス数データが
示す基準駆動距離を割った商が、座標測定装置１０が現
在配置されている環境下において、リニア・エンコーダ
２０から出力されるパルス信号の単位パルス信号当たり
のワーク・テーブル２２のＹ軸方向における移動距離と
なる（ステップＳ５１４）。

【００６７】具体的には、出荷時補正処理の際の環境下
におけるリニア・エンコーダ２０のメイン・スケール部
２０ａの全長をＬ_０とすると、座標測定装置１０が使用
時補正処理の際に配置されている環境が出荷時補正処理
の際の環境と一致している場合には、メイン・スケール
部２０ａの全長は変化せずＬ_０のままである（図３
（ｂ）参照）。

【００６８】この際、基準駆動距離２００ｍｍ分だけワ
ーク・テーブル２２がＹ軸方向に直線的に移動したとき
に、リニア・エンコーダ２０から出力されたパルス信号
のパルス数が、例えば、「２００パルス」であるなら
ば、その値をＲＡＭ１０６に記憶する。

【００６９】そして、ステップＳ５１４の処理により、
リニア・エンコーダ２０から出力される単位パルス信号
当たりのワーク・テーブル２２のＹ軸方向における移動
距離は、１．００ｍｍ（＝２００ｍｍ÷２００パルス）
と決定される。

【００７０】しかしながら、使用者が座標測定装置１０
を使用するのに際して、座標測定装置１０が設置される
環境の温度や湿度は、出荷時補正処理（ステップＳ５０
２ならびにステップＳ５０４）における所定の環境、つ
まり、温度２０℃で湿度５０％とは必ずしも一致しな
い。

【００７１】座標測定装置１０に配設されたリニア・エ
ンコーダ２０のメイン・スケール部２０ａは、樹脂によ
り形成されているので、温度や湿度などの影響を受け易
く、温度や湿度などの変化に応じてメイン・スケール部
２０ａが伸縮して全長が変化してしまうことがある。

【００７２】このため、座標測定装置１０が使用時補正
処理の際に配置されている環境が、出荷時補正処理の際
の環境と一致していない場合には、メイン・スケール部
２０ａの全長が伸びて、全長Ｌ_０に比べて長い全長Ｌ_ａ
（図３（ｃ）参照）になってしまったり、あるいは、メ
イン・スケール部２０ａの全長が縮んで、全長Ｌ_０に比
べて短い全長Ｌ_ｂ（図３（ｄ）参照）になってしまった
りする。

【００７３】その結果、基準駆動距離２００ｍｍ分だけ
ワーク・テーブル２２がＹ軸方向に直線的に移動したと
きに、全長Ｌ_ａのメイン・スケール部２０ａを有するリ
ニア・エンコーダ２０から出力されたパルス信号のパル
ス数は、メイン・スケール部２０ａの全長が全長Ｌ_０の
ときのパルス数に比べて少なくなり、例えば、「１９０
パルス」となる。この場合、ステップＳ５１４の処理に
より、リニア・エンコーダ２０から出力される単位パル
ス信号当たりのワーク・テーブル２２のＹ軸方向におけ
る移動距離は１．０５ｍｍ（＝２００ｍｍ÷１９０パル
ス）と決定される。

【００７４】反対に、全長Ｌ_ｂのメイン・スケール部２
０ａを有するリニア・エンコーダ２０から出力されたパ
ルス信号のパルス数は、メイン・スケール部２０ａの全
長が全長Ｌ_０のときのパルス数に比べて多くなり、例え
ば、「２１０パルス」となる。この場合、ステップＳ５
１４の処理により、リニア・エンコーダ２０から出力さ
れる単位パルス信号当たりのワーク・テーブル２２のＹ
軸方向における移動距離は０．９５ｍｍ（＝２００ｍｍ
÷２１０パルス）と決定される。

【００７５】このように、座標測定装置１０が設置され
る環境の温度や湿度の変化によって、出荷時補正処理の
際の環境下におけるリニア・エンコーダ２０のメイン・
スケール部２０ａの全長Ｌ_０が変化したとしても、ステ
ップＳ５１０においてワーク・テーブル２２は基準駆動
距離分だけ移動され、そのときのリニア・エンコーダ２
０から出力されたパルス信号のパルス数がステップＳ５
１２において記憶されて、ステップＳ５１４において、
座標測定装置１０が現在配置されている環境下におい
て、リニア・エンコーダ２０から出力される単位パルス
信号当たりのワーク・テーブル２２のＹ軸方向における
移動距離が決定される。

【００７６】なお、上記したステップＳ５０２乃至ステ
ップＳ５１４の処理と同様な処理は、図示しないキャリ
ッジ２４のＸ軸方向における移動距離に応じたパルス信
号を出力するリニア・エンコーダや、走査装置２６のＺ
軸方向における移動距離に応じたパルス信号を出力する
リニア・エンコーダを用いて、Ｘ軸方向ならびにＺ軸方
向についても行われているものである。

【００７７】こうして、使用時補正処理を終了すると、
ステップＳ５１６に進んで、被測定物２００の座標測定
処理を行う。

【００７８】具体的には、マイクロ・コンピューター１
００により所定の分解能に応じてモーターが駆動され、
走査装置２６と被測定物２００との相対的な位置関係
が、所定の分解能に従ったＸＹＺ直交座標系のＸＹ座標
平面における所定の測定ポイント毎に変化するのに従っ
て、この座標測定の処理が行われる。

【００７９】そして、測定ポイントのＸ座標は、Ｘ軸方
向における移動量に応じて算出されて、測定ポイントの
Ｙ座標は、Ｙ軸方向における移動量に応じて算出される
ことになる。

【００８０】例えば、測定ポイントのＹ座標は、ステッ
プＳ５１４の処理によって決定された単位パルス信号当
たりのワーク・テーブル２２のＹ軸方向における移動距
離と、ワーク・テーブル２２のＹ軸方向における移動に
伴ってリニア・エンコーダ２０から出力されるパルス信
号とに基づき、Ｙ軸方向に移動するワーク・テーブル２
２の移動距離を算出することにより求める。

【００８１】そして、測定ポイントとなるＸ座標とＹ座
標とを算出した後に、算出されたＸ座標とＹ座標とにお
いて、走査装置２６をＺ軸方向に下降して接触子２７を
被測定物２００に当接させる。その結果、走査装置２６
から出力される電圧の変化に応じて測定ポイント（即
ち、接触点）のＺ座標が算出されるものである。

【００８２】こうした座標測定の処理を測定ポイント毎
に行うことにより、この座標測定装置１０においては、
被測定物２００の表面２００ａの全面にわたって、座標
データを得て被測定物２００の表面２００ａの形状を検
出することができる。

【００８３】以上において説明したように、座標測定装
置１０に備えられた本発明による距離測定装置は、出荷
時補正処理（ステップＳ５０２ならびにステップＳ５０
４）と使用時補正処理（ステップＳ５１０乃至ステップ
Ｓ５１４）とにより、例えば、Ｙ軸方向においては、モ
ーター３６が刻むステップ数に基づいて、リニア・エン
コーダ２０から出力される単位パルス信号当たりのワー
ク・テーブル２２のＹ軸方向における移動距離を決定し
て、この単位パルス信号当たりのワーク・テーブル２２
のＹ軸方向における移動距離を用いて、Ｙ軸方向に移動
するワーク・テーブル２２の移動距離を測定するように
したため、配置される環境下での温度や湿度の影響は受
けてもその影響を最小限に留めることができ、正確な移
動距離を高精度に測定することができる。

【００８４】また、本発明による距離測定装置において
は、上記した「従来の技術」の項において示した距離測
定装置のように温度センサーや湿度センサーなどを配設
する必要がなくなり、リニア・エンコーダ２０のメイン
・スケール部２０ａは、ガラスではなく樹脂により形成
されているので、安価に製造することができ、安価に正
確な移動距離を高精度に測定することができる。

【００８５】なお、上記した実施の形態は、以下の
（１）乃至（６）に説明するように変形してもよい。

【００８６】（１）上記した実施の形態においては、リ
ニア・エンコーダ２０は光学式（透過型）のリニア・エ
ンコーダを用いるようにしたが、これに限られるもので
はないことは勿論であり、例えば、光学式（反射型）の
リニア・エンコーダや磁気式のリニア・エンコーダなど
の各種エンコーダを用いるようにしてもよい。

【００８７】また、リニア・エンコーダ２０からの出力
はパルス信号であるようにしたが、これに限られるもの
ではないことは勿論であり、リニア・エンコーダ２０か
らの出力である電気的なデジタル量を符号で表した出力
値としてもよい。

【００８８】（２）上記した実施の形態においては、モ
ーター３６はステッピング・モーターを用いるようにし
たが、これに限られるものではないことは勿論であり、
例えば、サーボ・モーターなどのステップを刻む各種モ
ーターを用いるようにしてもよい。

【００８９】（３）上記した実施の形態においては、ガ
ラスの芯線を有する駆動ベルト３０を用いるようにした
が、これに限られるものではないことは勿論であり、例
えば、ワイヤーやチェーンなど、温度や湿度などの影響
を受け難いものにより駆動ベルト３０は構成するように
すればよい。

【００９０】（４）上記した実施の形態においては、本
発明による距離測定装置が座標測定装置１０に備えられ
るようにしたが、これに限られるものではないことは勿
論であり、移動する物体の移動距離の測定が行われる各
種装置において、本発明による距離測定装置により距離
の測定を行うようにしてもよい。

【００９１】（５）上記した実施の形態においては、使
用時補正処理（ステップＳ５１０乃至ステップＳ５１
４）が座標測定装置１０の電源が投入されると行われる
ようにしたが、これに限られるものではないことは勿論
であり、座標測定装置１０を使用する使用者が指定する
ことにより使用時補正処理が行われるようにしてもよ
い。

【００９２】（６）上記した実施の形態ならびに上記
（１）乃至（５）に示す変形例は、適宜に組み合わせる
ようにしてもよい。

【００９３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、配置される環境下での温度や湿度の影響は
受けてもその影響を最小限に留めることができ、安価に
正確な移動距離を高精度に測定することができるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による距離測定装置を備えた座標測定装
置の実施の形態の一例を示す概略構成説明図である。

【図２】図１におけるＡ矢視図の一部を拡大し、リニア
・エンコーダを中心に示した概略構成説明図である。

【図３】（ａ）は、図１におけるＢ矢視図の一部を拡大
し、ワーク・テーブルを中心に示した概略構成説明図で
あり、（ｂ）は、座標測定装置が使用時補正処理の際に
配置されている環境と出荷時補正処理の際の環境とが一
致していて、リニア・エンコーダのメイン・スケール部
の全長が全長Ｌ_０の場合を示す説明図であり、（ｃ）
は、座標測定装置が使用時補正処理の際に配置されてい
る環境と出荷時補正処理の際の環境とが一致せず、リニ
ア・エンコーダのメイン・スケール部の全長が全長Ｌ_ａ
（＞全長Ｌ_０）の場合を示す説明図であり、（ｄ）は、
座標測定装置が使用時補正処理の際に配置されている環
境と出荷時補正処理の際の環境とが一致せず、リニア・
エンコーダのメイン・スケール部の全長が全長Ｌ_ｂ（＜
全長Ｌ_０）の場合を示す説明図である。

【図４】本発明による距離測定装置を備えた座標測定装
置の全体の動作を制御する制御システムのブロック構成
図である。

【図５】本発明による距離測定装置を備えた座標測定装
置１０の動作フローを概念的に示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 座標測定装置 １２ ベース部材 １４Ｌ、１４Ｒ 支柱 １６ 後方部材 １８−１、１８−２ レール ２０ リニア・エンコーダ ２０ａ メイン・スケール部 ２０ｂ 検出部 ２２ ワーク・テーブル ２２Ｌ 左端部 ２２ａ 上面部 ２２ｂ 下面部 ２２ｃ ガイド部 ２２ｄ 取り付け部 ２２ｅ 外面 ２４ キャリッジ ２６ 走査装置 ２７ 接触子 ２７ａ 先端部 ３０ 駆動ベルト ３２−１，３２−２ プーリー ３４ ギア ３６ モーター ３８ モーター・ギア １００ マイクロ・コンピューター １０２ 中央制御装置（ＣＰＵ） １０４ リード・オンリ・メモリ（Ｒ
ＯＭ） １０６ ランダム・アクセス・メモリ
（ＲＡＭ） １０６−１ 座標データ記憶部 １０８ 表示装置 ２００ 被測定物 ２００ａ 表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA04 AA06 AA66 GG01 GG06 GG59 HH14 JJ19 MM24 MM32 MM34 QQ08 2F077 AA11 AA14 DD16 NN05 NN30 PP19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の信号に応じて所定の角度だけ回転
   してステップを刻むモーターと、 前記モーターの駆動力によって移動される移動部材と、 前記移動部材が前記モーターによって移動されると前記
   移動部材の移動距離に応じた出力値を出力するエンコー
   ダと、 前記モーターが刻むステップ数に基づいて、前記エンコ
   ーダから出力される単位出力値当たりの前記移動部材の
   移動距離を決定する決定手段と、 前記決定手段によって決定された前記エンコーダから出
   力される単位出力値当たりの前記移動部材の移動距離
   と、前記エンコーダから出力された出力値とに基づいて
   前記移動部材の移動距離を測定する距離測定手段とを有
   する距離測定装置。
2. 【請求項２】 所定の信号に応じて所定の角度だけ回転
   してステップを刻むモーターの駆動力によって前記移動
   部材を所定の基準移動距離分だけ移動させ、前記所定の
   基準移動距離分だけ前記移動部材を移動したときに前記
   モーターが刻んだステップ数を、前記所定の基準移動距
   離と対応させて記憶する第１のステップと、 前記第１のステップにおいて記憶したステップ数分だけ
   前記モーターによって前記移動部材を移動したときに、
   前記エンコーダから出力された出力値を記憶する第２の
   ステップと、 前記第２のステップにおいて記憶した前記エンコーダか
   ら出力された出力値と前記所定の基準移動距離とから、
   前記エンコーダから出力される単位出力値当たりの前記
   移動部材の移動距離を決定して、該決定した前記エンコ
   ーダから出力される単位出力値当たりの前記移動部材の
   移動距離と、前記エンコーダから出力された出力値とに
   基づいて前記移動部材の移動距離を測定する第３のステ
   ップとを有する距離測定方法。