JP6254397B2 - 産業機械及びシフト量算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを測定又は加工するための産業機械及びシフト量算出方法に関する。

従来、ベース面に対して直交する方向に保持されたラムをＺ軸方向に移動させる産業機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の産業機械は、三次元測定機である。この三次元測定機は、ベース面に対して直交し、Ｙ軸方向に移動可能なコラムおよびサポータと、これらのコラムおよびサポータの端部間に設けられるビームと、ビーム上でＸ軸方向に移動可能なスライダと、スライダにＺ軸方向に移動可能に設けられ、先端にプローブが設けられるラムとを備えている。
この三次元測定機は、ＸＹＺ軸の各軸に沿ってスケールが配置され、このスケールの読み取り値を基準とした測定座標系を設定している。そして、この三次元測定機では、温度環境を監視し、温度変化が観測されたときに、測定座標系を再構築する。

上記特許文献１では、スケールが熱膨張のために寸法変化した場合でも、精度の高い測定を実施することができる。しかしながら、構造部材であるコラムやサポータやラムが熱膨張した場合には対応しておらず、この場合、特に、Ｚ軸方向での測定精度が低下するという問題があり、測定環境を正確に制御する必要があるという問題がある。例えば、三次元測定機の電源をＯＮ状態にした後、測定座標系の原点位置を示すマスタボールを、プローブを用いて連続測定した場合、プローブを駆動させるための駆動モータの温度上昇により、コラムやサポータ、ラムでの熱膨張による寸法変化量がそれぞれ異なるため、電源ＯＮ直後のスタート時に対して、主にＺ軸の値がシフトし、Ｚ軸測定精度が低下してしまう。

そこで、特許文献２は、構造部材の熱膨張によるラムのＺ軸シフト量を高精度に算出可能な産業機械を開示している。特許文献２に開示された産業機械は、Ｚ軸に沿うコラムおよびサポータと、これらの間に設けられたビーム上で移動可能なスライダと、スライダにＺ軸方向に移動可能に保持されたラムと、コラム、サポータ、及びラムのそれぞれの温度を検出する温度センサおよび温度検出部と、これらのコラム、サポータ、及びラムの各温度、基準温度におけるこれらの位置関係を示す基準位置データ、及びこれらの線膨張係数に基づいて、Ｚ軸シフト量を算出するシフト量算出部と、を備える。

特開２００１−２１３０３号公報 特開２０１２−５３０３３号公報

特許文献２に開示された産業機械によれば構造部材の熱膨脹によるラムのＺ軸シフト量をある程度高精度に算出できるが、更に高精度に算出できる余地がある。また、特許文献２には、門型の三次元測定機において構造部材の熱膨張によるシフト量を算出することが開示されているが、横型の三次元測定機において構造部材の熱膨張によるシフト量を算出することは開示されていない。

本発明は、上記問題の少なくとも一つを解決するため、構造部材の熱膨張によるシフト量を算出可能な産業機械及びシフト量算出方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点による産業機械は、ベース面に対して直交するＺ軸に沿って立設されたコラムおよびサポータと、前記コラムおよび前記サポータの間に設けられたビーム上を移動可能なスライダと、前記スライダに、Ｚ軸方向に移動可能に保持されたラムと、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、および前記ラムのそれぞれの熱膨張対応物理量を検出する物理量検出手段と、前記熱膨張対応物理量に基づいて、前記ラムのＺ軸方向に沿ったＺ軸シフト量を算出するシフト量算出手段とを具備する。

上記産業機械は、前記ラムに設けられ、前記ラムのＺ軸方向への移動量を測定するための目盛が設けられたＺ軸スケールと、前記スライダに設けられ、前記Ｚ軸スケールの目盛を検出するＺ検出部とを更に具備することが好ましい。前記ビームは、前記スライダを支持する支持面を備えることが好ましい。前記物理量検出手段は、前記スライダの温度Ｔ_ＳＬを検出することが好ましい。前記シフト量算出手段は、前記温度Ｔ_ＳＬ、所定の基準温度における前記支持面から前記Ｚ検出部までの距離ＳＬ、及び前記スライダの線膨張係数α_ＳＬに基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出することが好ましい。

前記ビームは、前記スライダを支持する支持面を備えることが好ましい。前記物理量検出手段は、前記コラムの下部の温度Ｔ_Ｃ１、前記コラムの中間部の温度Ｔ_Ｃ２、及び前記コラムの上部の温度Ｔ_Ｃ３をそれぞれ検出することが好ましい。前記シフト量算出手段は、前記温度Ｔ_Ｃ１、前記温度Ｔ_Ｃ２、前記温度Ｔ_Ｃ３、所定の基準温度における前記ベース面から前記下部と前記中間部の境界までの距離Ｃ１、前記基準温度における前記下部と前記中間部の境界から前記中間部と前記上部の境界までの距離Ｃ２、前記基準温度における前記中間部と前記上部の境界から前記支持面までの距離Ｃ３、及び前記コラムの線膨張係数α_Ｃに基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出することが好ましい。

前記物理量検出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度を検出することが好ましい。前記シフト量算出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度、および前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの線膨張係数に基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出することが好ましい。前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの線膨張係数は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの材質に対応した値が設定されることが好ましい。

上記産業機械は、前記ラムに設けられ、前記ラムのＺ軸方向への移動量を測定するための目盛が設けられたＺ軸スケールと、前記スライダに設けられ、前記Ｚ軸スケールの目盛を検出するＺ検出部とを更に具備することが好ましい。前記ビームは、前記スライダを支持する支持面を備えることが好ましい。前記物理量検出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度を検出することが好ましい。前記シフト量算出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度と、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムの位置関係を示す基準位置データと、温度変化による前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのＺ軸方向への寸法変動量を算出するための補正係数と、前記スライダの位置座標ｘと、に基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出することが好ましい。前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度は、前記コラムの下部の温度Ｔ_Ｃ１、前記コラムの中間部の温度Ｔ_Ｃ２、前記コラムの上部の温度Ｔ_Ｃ３、前記サポータの温度Ｔ_Ｓ、前記ラムの温度Ｔ_Ｒ、及び前記スライダの温度Ｔ_ＳＬを含む。

前記基準位置データは、所定の基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記下部と前記中間部の境界までの距離Ｃ１、前記基準温度Ｔ０における前記下部と前記中間部の境界から前記中間部と前記上部の境界までの距離Ｃ２、前記基準温度Ｔ０における前記中間部と前記上部の境界から前記支持面までの距離Ｃ３、前記基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記支持面までの距離Ｓ２、前記基準温度Ｔ０における前記支持面から前記Ｚ検出部までの距離ＳＬ、前記基準温度Ｔ０における前記ラムの前記ベース面に対向する先端部から前記ラムの前記Ｚ軸スケールの固定位置までの距離Ｒ、前記スライダを前記コラムに最も近接させた際の前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ０、前記スライダを前記サポータに最も近接させた際の前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ１、及び前記スライダが前記ビームに沿って移動可能な距離Ｘｓを含む。

前記位置座標ｘは、前記スライダの中心軸の前記ビームに沿う位置を表す。前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ０のときに前記位置座標ｘの値は０である。前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ１のときに前記位置座標ｘの値はＸｓである。前記補正係数は、前記コラムの線膨張係数α_Ｃ、前記サポータの線膨張係数α_Ｓ、前記スライダの線膨張係数α_ＳＬ、及び前記ラムの線膨張係数α_Ｒを含む。前記シフト量算出手段は、下記式により前記Ｚ軸シフト量を算出することが好ましい。
（Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１））^３＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ
ここで、
ΔＣ＝ΔＣ１＋ΔＣ２＋ΔＣ３
ΔＣ１＝Ｃ１×α_Ｃ×（Ｔ_Ｃ１−Ｔ０）
ΔＣ２＝Ｃ２×α_Ｃ×（Ｔ_Ｃ２−Ｔ０）
ΔＣ３＝Ｃ３×α_Ｃ×（Ｔ_Ｃ３−Ｔ０）
ΔＳ＝Ｓ２×α_Ｓ×（Ｔ_Ｓ−Ｔ０）
ΔＲ＝Ｒ×α_Ｒ×（Ｔ_Ｒ−Ｔ０）
ΔＳＬ＝ＳＬ×α_ＳＬ×（Ｔ_ＳＬ−Ｔ０）
である。

上記産業機械は、前記ラムの先端に設けられたプローブを用いて、前記ベース面に載置された被測定物を測定する測定機であることが好ましい。上記産業機械は、前記シフト量算出手段により算出された前記Ｚ軸シフト量に基づいて、前記プローブで測定された前記被測定物のＺ軸測定値を補正する補正手段を更に具備することが好ましい。

本発明の第２の観点によるシフト量算出方法は、ベース面に対して直交するＺ軸に沿って立設されたコラム、Ｚ軸に沿って立設されたサポータ、前記コラムおよび前記サポータの間に設けられたビーム上を移動可能なスライダ、前記スライダにＺ軸方向に移動可能に保持されたラムのそれぞれの熱膨張対応物理量を検出し、前記熱膨張対応物理量に基づいて、前記ラムのＺ軸方向に沿ったＺ軸シフト量を算出する。

本発明によれば、構造部材の熱膨張によるシフト量を算出可能な産業機械が提供される。

実施の形態１に係る三次元測定機（産業機械）の概略構成を示す図である。 実施の形態１に係る三次元測定機における各部の寸法及び温度センサの位置を示す図である。 実施の形態１に係るＺ軸シフト量の算出方法を説明する概念図である。 実施の形態１に係るＺ測定値の補正方法を示すフローチャートである。 比較例に係る三次元測定機における各部の寸法及び温度センサの位置を示す図である。 比較例に係るＺ軸シフト量の算出方法を説明する概念図である。 三次元測定機が配置された測定室の室温を変化させた場合におけるマスタボールの温度及びＺ軸方向の原点ズレ量の変化を示すグラフである。 実施の形態２に係る三次元測定機（産業機械）の概略構成を示す側面図である。 実施の形態２に係る三次元測定機の概略構成を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

（実施の形態１）
〔三次元測定機の構成〕
図１は、実施の形態１に係る産業機械である三次元測定機の概略構成を示す図である。
図１において、三次元測定機１（産業機械）は、本体２と、本体２の駆動制御を実行する制御部３とを備えている。三次元測定機１は、門型の三次元測定機である。

本体２は、ベース２１と、ベース２１に設けられるスライド機構２２とを備える。
ベース２１は、被測定物（図示略）を載置させるベース面２１１を有する矩形板状に形成されている。また、ベース２１の−Ｘ軸方向側には、＋Ｚ軸方向側に向かって突出するとともに、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成され、スライド機構２２をＹ軸方向に沿ってガイドするガイド部２１２が設けられている。さらに、ベース面２１１には、半径既知の真球に加工されたマスタボール２１３が固定されている。
なお、以下の説明においては、「Ｚ軸方向」を「Ｚ方向」、「Ｚ軸」（例えば、「Ｚ軸側」）、または「Ｚ」（例えば、「Ｚ側」）等と略して記載することがある。同様に「Ｘ軸方向」および「Ｙ軸方向」をそれぞれ「Ｘ」、「Ｙ」（例えば、「Ｘ側」、「Ｙ側」）等と略して記載することがある。

スライド機構２２は、ガイド部２１２に取り付けられ、ガイド部２１２上をＹ軸方向に沿って移動可能に設けられるコラム２２１と、コラム２２１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム２２２と、ビーム２２２上をＸ軸方向に沿って移動可能に設けられるスライダ２２３と、スライダ２２３に支持され、スライダ２２３に対してＺ軸方向に沿って移動可能に設けられるラム２２４とを備える。ラム２２４は、スピンドルと称される場合がある。また、ビーム２２２における＋Ｘ軸方向側の端部には、Ｚ軸方向に沿って延出するサポータ２２５が形成されている。つまり、ベース２１の−Ｙ軸方向側の端部に設けられたコラム２２１と、ベース２１の＋Ｙ軸方向側の端部に設けられたサポータ２２５と、コラム２２１とサポータ２２５に支持されたビーム２２２が、一体となってＹ軸方向に沿って移動可能とされている。
さらに、ラム２２４における−Ｚ軸方向側の端部には、被測定物を測定するためのプローブ２２７が取り付けられている。プローブ２２７は接触式及び非接触式のどちらでもよい。
そして、スライド機構２２は、コラム２２１、スライダ２２３、及びラム２２４を駆動する駆動モータ２２８を備え、制御部３による制御の下でプローブ２２７をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に沿って移動させる。なお、図１において、コラム２２１をＹ軸方向に沿って移動させる駆動モータ２２８のみを図示する。また、コラム２２１、ビーム２２２、スライダ２２３、及びサポータ２２５はカバーで覆われるが、カバーは図示省略されている。

また、本体２は、コラム２２１、スライダ２２３、及びラム２２４の各軸方向の位置を検出するための測定手段が設けられている。具体的には、ガイド部２１２には、Ｙ軸方向に沿ったＹ軸スケール２１２Ａが設けられており、コラム２２１には、このＹ軸スケール２１２Ａの値を読み取るＹ軸スケールセンサ（図示略）が設けられている。また、ビーム２２２には、Ｘ軸方向に沿ったＸ軸スケール２２２Ａが設けられており、スライダ２２３には、このＸ軸スケール２２２Ａの値を読み取るＸ軸スケールセンサ（図示略）が設けられている。さらに、ラム２２４には、Ｚ軸方向に沿ったＺ軸スケール２２４Ａが固定されており、ラム２２４をＺ軸方向に移動可能に保持するスライダ２２３に、Ｚ軸スケール２２４Ａの値を読み取るＺ軸スケールセンサ２２３Ａが設けられている。

さらに、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、およびサポータ２２５には、それぞれ温度を検知する温度センサ２２６（２２６Ａ〜２２６Ｇ）が設けられている。これらの温度センサ２２６は、温度検出手段を構成する。
温度センサ２２６Ａは、コラム２２１の下部（ベース２１側の部分）に設けられ、温度センサ２２６Ｂは、コラム２２１の中間部に設けられ、温度センサ２２６Ｃは、コラム２２１の上部（ビーム２２２側の部分）に設けられる。中間部は、上部及び下部の間に配置される。温度センサ２２６Ａ〜２２６Ｃは、それぞれＺ方向に沿って互いに離間している。
また、温度センサ２２６Ｄは、サポータ２２５のＺ方向における中心点に設けられている。
さらに、温度センサ２２６Ｅは、ラム２２４の−Ｚ側端部に設けられ、温度センサ２２６Ｆは、ラム２２４のＺ軸スケールセンサ２２３Ａに設けられ、温度センサ２２６Ｅ及び２２６ＦはＺ軸方向に沿って互いに離間している。尚、Ｚ軸スケールセンサ２２３Ａの温度補正用の温度センサを温度センサ２２６Ｆとして用いてもよい。

制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、メモリなどを備えて構成され、記憶部３１と、各温度センサ２２６で検出された温度を取得する温度検出部３２と、各スケールセンサで検出されたプローブ２２７の座標位置、および温度センサ２２６で検出された温度に基づいて、ラム２２４のＺシフト量を算出するシフト量算出部３３（シフト量算出手段）と、算出されたＺシフト量から、Ｚ軸の測定値を補正する補正部３４とを備える。なお、本実施形態では、温度検出部３２および各温度センサ２２６により、温度検出手段が構成されている。

記憶部３１は、制御部３で用いられる情報を記憶するものであり、三次元測定機１の製造時に予め測定した、基準温度（例えば２０℃）における基準位置データや、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、及びサポータ２２５の線膨張係数（補正係数）などのパラメータを記憶している。
また、記憶部３１には、制御部３が熱膨張によるラム２２４のＺ軸方向のシフトを補正するためのＺシフト補正プログラムが記憶されている。

図２を参照して、記憶部３１に記憶された基準位置データは、距離Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、ＳＬ、Ｓ２、Ｒ、Ｘ０、Ｘ１、及びＸｓを含む。距離Ｃ１は、所定の基準温度Ｔ０におけるベース面２１１からコラム２２１の下部と中間部の境界までのＺ軸方向の距離である。換言すると、距離Ｃ１は、温度Ｔ０におけるコラム２２１の下部のＺ軸方向の長さである。距離Ｃ２は、基準温度Ｔ０におけるコラム２２１の下部と中間部の境界から中間部と上部の境界までのＺ軸方向の距離である。換言すると、距離Ｃ２は、温度Ｔ０におけるコラム２２１の中間部のＺ軸方向の長さである。距離Ｃ３は、基準温度Ｔ０におけるコラム２２１の中間部と上部の境界からビーム２２２の上面までのＺ軸方向の距離である。ここで、ビーム２２２の上面は、スライダ２２３を支持する支持面である。距離ＳＬは、基準温度Ｔ０におけるビーム２２２の上面からＺ軸スケールセンサ２２３ＡまでのＺ軸方向の距離である。距離Ｒは、基準温度Ｔ０におけるラム２２４のプローブ２２７が固定される端部からＺ軸スケール２２４の固定位置までのＺ軸方向の距離である。尚、ラム２２４のプローブ２２７が固定される端部は、ベース面２１１に対向する。距離Ｓ２は、基準温度Ｔ０におけるベース面２１１からビーム２２２の上面までのＺ軸方向の距離である。

距離Ｘ０は、スライダ２２３を最もコラム２２１側に移動させた（ｘ＝０に設定した）際のコラム２２１の中心軸とスライダ２２３の中心軸とのＸ軸方向の距離である。ここで、ｘは、スライダ２２３のＸ軸方向の位置座標である。距離Ｘ１は、スライダ２２３を最もサポータ２２５側に移動させた（ｘ＝ｘmaxに設定した）際のサポータ２２５の中心軸とスライダ２２３の中心軸とのＸ軸方向の距離である。距離Ｘｓは、スライダ２２３の移動可能距離（＝ｘmax）である。距離Ｘｓは、Ｘ軸方向の距離である。

温度検出部３２は、各温度センサ２２６の温度を検出するとともに、これらの温度のうちのいくつかを用いて、ラム２２４における平均温度を算出する。ここで、温度センサ２２６Ａの温度をＴ１、温度センサ２２６Ｂの温度をＴ２、温度センサ２２６Ｃの温度をＴ３、温度センサ２２６Ｄの温度をＴ４、温度センサ２２６Ｅの温度をＴ５、温度センサ２２６Ｆの温度をＴ６、温度センサ２２６Ｇの温度をＴ７とする。温度Ｔ１はコラム２２１の下部の温度Ｔ_Ｃ１と、温度Ｔ２はコラム２２１の中間部の温度Ｔ_Ｃ２と、温度Ｔ３はコラム２２１の上部の温度Ｔ_Ｃ３と、温度Ｔ４はサポータ２２５の温度Ｔ_Ｓと、温度Ｔ５はラム２２４の−Ｚ側端部の温度と、温度Ｔ６はＺ軸スケールセンサ２２３Ａの温度と、温度Ｔ７はスライダの温度Ｔ_ＳＬと、それぞれ称される場合がある。温度検出部３２は、下記式によりラム２２４の平均温度Ｔ_Ｒを算出する。
Ｔ_Ｒ＝（Ｔ５＋Ｔ６）／２ …（１）
平均温度Ｔ_Ｒは、ラム２２４の温度と称される場合がある。

シフト量算出部３３は、測定環境の変化によりコラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、及びサポータ２２５が熱膨張した際に発生するラム２２４（プローブ２２７）のＺシフト量を算出する。ここで、コラム２２１の熱膨張により距離Ｃ１、Ｃ２、及びＣ３がそれぞれ熱変形量ΔＣ１、ΔＣ２、及びΔＣ３だけ変化し、サポータ２２５の熱膨張により距離Ｓ２が熱変形量ΔＳだけ変化し、スライダ２２３の熱膨張により距離ＳＬが熱変形量ΔＳＬだけ変化し、ラム２２４の熱膨張により距離Ｒが熱変形量ΔＲだけ変化する。熱変形量ΔＣ１、ΔＣ２、及びΔＣ３は、コラム２２１の線膨張係数をα_Ｃとすると、それぞれ下記式により表される。
ΔＣ１＝Ｃ１×α_Ｃ×（Ｔ１−Ｔ０） …（２）
ΔＣ２＝Ｃ２×α_Ｃ×（Ｔ２−Ｔ０） …（３）
ΔＣ３＝Ｃ３×α_Ｃ×（Ｔ３−Ｔ０） …（４）
コラム２２１の熱変形量ΔＣは、下記式により表される。
ΔＣ＝ΔＣ１＋ΔＣ２＋ΔＣ３ …（５）
サポータ２２５の熱変形量ΔＳは、サポータ２２５の線膨張係数をα_Ｓとすると、下記式により表される。
ΔＳ＝Ｓ２×α_Ｓ×（Ｔ４−Ｔ０） …（６）
ラム２２４の熱変形量ΔＲは、ラム２２４の線膨張係数をα_Ｒとすると、下記式により表される。
ΔＲ＝Ｒ×α_Ｒ×（Ｔ_Ｒ−Ｔ０） …（７）
スライダ２２３の熱変形量ΔＳＬは、スライダ２２３の線膨張係数をα_ＳＬとすると、下記式により表される。
ΔＳＬ＝ＳＬ×α_ＳＬ×（Ｔ７−Ｔ０） …（８）

図３は、シフト量算出部３３によるＺシフト量の算出方法を説明する概念図である。
スライド機構２２が熱膨張により寸法変動を起こす場合、コラム２２１を駆動するための駆動モータ２２８がコラム２２１の−Ｚ側に位置しているため、コラム２２１への熱影響とサポータ２２５への熱影響が異なり、コラム２２１の熱変形量ΔＣとサポータ２２５の熱変形量ΔＳが異なる。したがって、熱変形量ΔＣ及びΔＳがラム２２４の（プローブ２２７）のＺ軸シフト量に及ぼす影響は、スライダ２２３のＸ軸方向の位置、すなわち座標ｘによって異なる。更に、サポータ２２５のベース面２１１側の端部は自由端となっているため、スライド機構２２が熱膨張により変形すると、サポータ２２５の自由端はＸ軸方向に変位する。上述した理由等により、ラム２２４（プローブ２２７）のＺシフト量は、スライダ２２３の位置、すなわち座標ｘの３次関数に従って、下記式で表される。
（Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１））^３＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ …（９）
このため、シフト量算出部３３は、上記式に基づいて、ラム２２４（プローブ２２７）のＺ軸シフト量を算出することで、正確な値を算出することが可能となる。

補正部３４は、シフト量算出部３３にて算出されたＺシフト量に基づいて、Ｚ軸スケール２２４ＡおよびＺ軸スケールセンサ２２３Ａにより測定されたＺ測定値を補正する。

〔Ｚ測定値の補正方法〕
次に、実施の形態１にかかるＺ測定値の補正方法について説明する。
図４は、Ｚ測定値の補正方法を示すフローチャートである。
制御部３は、記憶部３１に記憶されたＺシフト補正プログラムが実行されると、図４に示すように、以下のステップＳ１〜Ｓ３を実行する。

Ｚシフト補正プログラムが実行されると、温度検出部３２は、各温度センサ２２６の温度を検出し、上述した式（１）に基づいてラム２２４の平均温度Ｔ_Ｒを算出する（Ｓ１：温度検出ステップ）。
次に、シフト量算出部３３は、記憶部３１から、基準位置データ（Ｃ１〜Ｃ３、Ｓ２、ＳＬ、Ｒ、Ｘ０、Ｘ１、Ｘｓ）及び線膨張係数（α_Ｃ、α_Ｓ、α_Ｒ、α_ＳＬ）を取得し、ステップＳ１の温度検出ステップにより得られた温度Ｔ１〜Ｔ４、Ｔ_Ｒ、及びＴ７、およびスライダ２２３の位置である座標ｘを用い、上述した式（２）〜（９）に基づいて、Ｚシフト量を算出する（Ｓ２：Ｚシフト量算出ステップ）。
Ｚシフト量算出ステップＳ２でＺシフト量が算出されると、補正部３４は、Ｚ軸スケール２２４Ａ及びＺ軸スケールセンサ２２３Ａにより測定されたＺ測定値を、Ｚシフト量で補正する（Ｓ３：補正ステップ）。補正部３４は、Ｚ軸スケール２２４Ａ、Ｚ軸スケールセンサ２２３Ａ、及びプローブ２２７により測定されたＺ測定値を、Ｚシフト量で補正してもよい。
以上のステップＳ１〜Ｓ３を実行することによって、制御部３は、Ｚ測定値から、Ｚシフト量を加減算することで、正確なＺ測定値を測定することができる。

（比較例）
次に、実施の形態１にかかる三次元測定機１及びＺ測定値の補正方法の理解を助けるために比較例にかかる三次元測定機及びＺ軸測定値の補正方法を説明する。比較例にかかる三次元測定機及びＺ軸測定値の補正方法は、基本的に実施の形態１にかかる三次元測定機１及びＺ測定値の補正方法と同様であるが、以下の点が異なっている。

図５を参照して、比較例に係る三次元測定機においては、温度センサ２２６Ｂ及び２２６Ｇは使用されない。更に、比較例に係る基準位置データは、距離Ｃ、Ｓ、Ｒ、Ｘ０、Ｘ１、及びＸｓを含む。距離Ｃは、コラム２１１側における基準温度Ｔ０のベース面２１１からＺ軸スケールセンサ２２３ＡまでのＺ軸方向の距離である。距離Ｓは、サポータ２５５側における基準温度Ｔ０のベース面２１１からＺ軸スケールセンサ２２３ＡまでのＺ軸方向の距離である。距離Ｒ、Ｘ０、Ｘ１、及びＸｓは実施の形態１の場合と同様である。

比較例に係る温度検出部３２は、温度センサ２２６Ａ、２２６Ｃ〜２２６Ｆのそれぞれの温度Ｔ１、Ｔ３〜Ｔ６を検出するとともに、式（１）で表されるラム２２４の平均温度Ｔ_Ｒを算出し、下記式で表されるコラム２２１の平均温度Ｔ_Ｃを算出する。
Ｔ_Ｃ＝（Ｔ１＋Ｔ３）／２ …（１０）

比較例に係るシフト量算出部３３は、測定環境の変化によりコラム２２１、ラム２２４、及びサポータ２２５が熱膨張した際に発生するラム２２４（プローブ２２７）のＺシフト量を算出する。ここで、コラム２２１の熱変形量ΔＣ’、サポータ２２５の熱変形量ΔＳ’、及びラム２２４の熱変形量ΔＲ’は、コラム２２１、サポータ２２５、及びラム２２４の線膨張係数をαとすると、それぞれ下記式により表される。
ΔＣ’＝Ｃ×α×（Ｔ_Ｃ−Ｔ０） …（１１）
ΔＳ’＝Ｓ×α×（Ｔ４−Ｔ０） …（１２）
ΔＲ’＝Ｒ×α×（Ｔ_Ｒ−Ｔ０） …（１３）

図６は、比較例に係るシフト量算出部３３によるＺシフト量の算出方法を説明する概念図である。比較例においては、ラム２２４（プローブ２２７）のＺシフト量は、スライダ２２３の位置、すなわち座標ｘの３次関数に従って、下記式で表される。
（Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ’−ΔＣ’）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１））^３＋ΔＣ’−ΔＲ’ …（１４）
比較例に係る補正部３４は、シフト量算出部３３が上記式に基づいて算出したＺシフト量に基づいて、Ｚ軸スケール２２４ＡおよびＺ軸スケールセンサ２２３Ａにより測定されたＺ測定値を補正する。

〔実施の形態１の作用効果〕
図７を参照して、実施の形態１の効果を比較例の効果と比較して説明する。図７は、三次元測定機１が配置される測定室の室温を１８℃から２２℃の間でステップ状に変化させた場合におけるマスタボール２１３の温度８０、及びＺ軸方向の原点ズレ量９０、９１、１００の変化を示すグラフである。横軸は経過時間（ｈ）である。第１の縦軸は、Ｚ軸方向の原点ズレ量（任意単位）である。第２の縦軸は測定温度（℃）である。Ｚ軸方向の原点ズレ量９０は、プローブ２２７を用いて測定したマスタボール２１３の中心のＺ座標である。マスタボール２１３の温度８０が基準温度Ｔ０である２０℃になった時（６５ｈ）におけるＺ軸方向の原点ズレ量９０の値を０に設定した。Ｚ軸方向の原点ズレ量９１は、Ｚ軸方向の原点ズレ量９０を比較例に係る補正方法で補正して求めた。Ｚ軸方向の原点ズレ量１００は、Ｚ軸方向の原点ズレ量９０を実施の形態１に係る補正方法で補正して求めた。実施の形態１に係る補正方法によりＺ軸方向の原点ズレ量９０がＺ軸方向の原点ズレ量１００に低減された。実施の形態１に係る補正方法による低減効果は、比較例に係る補正方法による低減効果よりも大きかった。

上述したように、実施の形態１では、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、及びサポータ２２５にそれぞれ温度センサ２２６が設けられ、温度検出部３２は、これらの温度センサ２２６から、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、及びサポータ２２５のそれぞれの温度を検出する。そして、シフト量算出部３３は、検出された温度に基づいて、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、及びサポータ２２５の温度変化によるラム２２４（プローブ２２７）のＺ軸に沿うＺシフト量を算出する。
このため、コラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、およびサポータ２２５が、例えば駆動モータ２２８の熱によりそれぞれ異なる温度に変動し、それに伴う熱膨張による寸法変動が生じた場合であっても、これらのコラム２２１、スライダ２２３、ラム２２４、およびサポータ２２５の線膨張係数からそれぞれの寸法変動量を算出することができ、この寸法変動量に基づいてＺシフト量を容易に算出することができる。また、このようなＺシフト量に基づいて、補正部３４でＺ測定値を補正することで、適切に測定値を補正することができ、精度の高い測定を実現することができる。

また、実施の形態１では、スライダ２２３の温度Ｔ_ＳＬを検出し、基準温度Ｔ０におけるビーム２２２の上面からＺスケールセンサ２２３Ａまでの距離ＳＬ及びスライダ２２３の線膨張係数α_ＳＬに基づいてラム２２４のＺ軸シフト量を算出している。そのため、スライダ２２３をＸ軸に沿って移動させる駆動モータ（不図示）及びラム２２４をＺ軸に沿って移動させる駆動モータ（不図示）の発熱の影響をＺ軸シフト量に反映することができる。

また、実施の形態１では、コラム２２１を下部、中間部、及び上部に三分割してそれぞれの温度Ｔ_Ｃ１〜Ｔ_Ｃ３を検出し、これらの温度Ｔ_Ｃ１〜Ｔ_Ｃ３、基準温度Ｔ０におけるベース面２１１から下部と中間部の境界までの距離Ｃ１、基準温度Ｔ０における下部と中間部の境界から中間部と上部の境界までの距離Ｃ２、及び基準温度Ｔ０における中間部と上部の境界からビーム２２２の上面までの距離Ｃ３、及びコラム２１１の線膨張係数α_Ｃに基づいて、ラム２２４のＺ軸シフト量を算出している。そのため、コラム２２１の平均温度Ｔ_Ｃを用いる場合に比べて、コラム２２１をＹ軸方向に沿って移動させる駆動モータ２２８の発熱の影響をＺ軸シフト量に反映することができる。

また、実施の形態１では、コラム２２１、サポータ２２５、スライダ２２３、及びラム２２４のそれぞれの線膨張係数α_Ｃ、α_Ｓ、α_ＳＬ、及びα_Ｒは、コラム２２１、サポータ２２５、スライダ２２３、及びラム２２４のそれぞれの材質に対応した値が設定される。そのため、Ｚ軸シフト量を高精度に算出することができる。例えば、コラム２２１及びスライダ２２３の材質がアルミ鋳物、サポータ２２５及びラム２２４の材質がアルミ押出し材の場合、コラム２２１及びスライダ２２３の線膨張係数α_Ｃ及びα_ＳＬがアルミ鋳物に対応した第１の値に設定され、サポータ２２５及びラム２２４の線膨張係数α_Ｓ及びα_Ｒがアルミ押出し材に対応した第２の値に設定される。

更に、実施の形態１では、スライダ２２３の座標ｘを用い、上述した式（９）に基づいて、ラム２２４（プローブ２２７）のＺシフト量を算出する。この式（９）は、コラム２２１の熱膨張により、−Ｚ側端部が自由端であるサポータ２２５がベース面２１１に対して傾斜し、ラム２２４のＺシフト量がスライダ２２３の座標ｘの３次関数で表されることを示すものである。式（９）に基づいてＺシフト量を算出することで、Ｚ軸シフト量を高精度に算出することができる。

（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例を説明する。

例えば、実施の形態１において、産業機械として、三次元測定機１を例示したが、これに限定されない。すなわち、産業機械としては、ベース面に対して立設されるコラムおよびサポータと、これらのコラムおよびサポータ間のビーム上で移動可能なスライダと、このスライダにＺ軸方向に移動可能なラムが設けられる装置であれば、いかなるものに対しても適用することができ、例えば、ラムの先端にワークを加工するための加工具などが取り付けられた作業ロボット等の産業機械などであってもよい。このような産業機械では、温度変化に伴うＺシフト量を算出し、この算出されたＺシフト量に基づいて、ラムの位置を調整することで、ワーク上の適切な位置を加工することが可能となる。

また、実施の形態１において、シフト量算出部３３は、式（９）に基づいて、Ｚシフト量を算出する構成としたが、これに限定されず、例えば下記式に示すようなｘの１次関数、ｘの２次関数に基づいて、Ｚシフト量を算出するものであってもよい。
（Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１））^２＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ …（１５）
（Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１）＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ …（１６）

また、ラム２２４には、２つの温度センサ２２６が設けられ、温度検出部３２は、これらの温度センサ２２６により、ラム２２４の平均温度を算出するとしたが、これに限定されない。例えば、ラム２２４に１つの温度センサ２２６又は３つ以上の温度センサ２２６を設ける構成としてもよい。また、サポータ２２５に複数の温度センサ２２６が設けられる構成としてもよい。また、コラム２２１が３分割される場合を説明したが、コラム２２１は２分割又は４つ以上に分割されてもよい。

また、コラム２２１、サポータ２２５、スライダ２２３、及びラム２２４のそれぞれの温度を検出し、検出した温度に基づいてコラム２２１、サポータ２２５、スライダ２２３、及びラム２２４の熱変形量を算出し、算出した熱変形量に基づいてラム２２４のＺ軸シフト量を算出するかわりに、歪みゲージやレーザ測距センサを用いてコラム２２１、サポータ２２５、スライダ２２３、及びラム２２４の熱変形量を検出し、検出した熱変形量に基づいてラム２２４のＺ軸シフト量を算出してもよい。

（実施の形態２）
〔三次元測定機の構成〕
図８は、実施の形態２に係る三次元測定機（産業機械）の概略構成を示す側面図である。図９は、実施の形態２に係る三次元測定機の概略構成を示す正面図である。
図８において、三次元測定機１０（産業機械）は、本体４と、本体４の駆動制御を実行する制御部５とを備えている。本体４に対して互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が定義されている。Ｙ軸方向は鉛直方向である。三次元測定機１０は、横型の三次元測定機であり、軸物ワークの測定に好適である。

本体４は、ベース４１、Ｘ軸スライダ４２、コラム４３、Ｙ軸スライダ４４、Ｚ軸スピンドル４５、プローブ４６、インデックステーブル４７、治具７０を備える。ベース４１は、インデックステーブル４７を支持するテーブル支持面４１ａと、Ｘ軸スライダ４２を支持するスライダ支持面４１ｂと、Ｘ軸ガイド（不図示）とを備える。インデックステーブル４７は、Ｘ軸ガイドの−Ｚ軸方向側に配置される。インデックステーブル４７は、インデックステーブル４７の中心軸Ｓまわりに回転する回転テーブル４７１を備える。中心軸Ｓは、Ｙ軸に平行である。回転テーブル４７１に治具７０が設置され、治具７０に被測定物が設置される。例えば、被測定物としてのマスタボール７５が治具７０に設置される。尚、Ｘ軸スライダ４２、コラム４３、Ｙ軸スライダ４４、及びＺ軸スピンドル４５は防塵ケースに収容されるが、防塵ケースは図示省略されている。

コラム４３は、Ｘ軸スライダ４２に立設されている。Ｘ軸スライダ４２及びコラム４３は、ベース４１が備えるＸ軸ガイドに案内されてＸ軸に平行に移動可能である。Ｙ軸スライダ４４は、コラム４３に対してＹ軸に平行に移動可能なようにコラム４３に支持される。Ｚ軸スピンドル４５は、Ｙ軸スライダ４４に対してＺ軸に平行に移動可能なようにＹ軸スライダ４４に支持される。Ｚ軸スピンドル４５の−Ｚ軸方向側の端部には、被測定物を測定するためのプローブ４６が取り付けられている。本体４は、更に、Ｘ軸スライダ４２、Ｙ軸スライダ４４、及びＺ軸スピンドル４５をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行に駆動する駆動モータ（不図示）を備える。駆動モータは、制御部５の制御の下でプローブ４６をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行に移動させる。

プローブ４６は、基部４６１、回転機構４６２、支持機構４６３、スタイラス４６４、及びチップ４６５を備える。基部４６１は、Ｚ軸スピンドル４５に固定され、回転機構４６２を支持する。回転機構４６２は、支持機構４６３を回転可能に支持する。支持機構４６３は、スタイラス４６４の基端側を支持する。チップ４６５はスタイラス４６４の先端側に設けられる。支持機構４６３は、スタイラス４６４を直交三軸の各軸方向に付勢することで所定位置に位置決めするように支持するとともに、チップ４６５が被測定物に接触してスタイラス４６４に外力が加わった場合には、スタイラス４６４を一定の範囲内で直交三軸の各軸方向に移動可能としている。支持機構４６３は、スタイラス４６４の各軸方向の位置を検出して制御部５に出力するセンサ（不図示）を備える。回転機構４６２は、制御部５の制御の下で、回転中心Ｒを通りＸ軸、Ｙ軸にそれぞれ平行な軸を中心として支持機構４６３を回転する。これにより、プローブ４６の姿勢（すなわち、スタイラス４６４及びチップ４６５の姿勢）が変更される。

また、本体４は、Ｘ軸スライダ４２、Ｙ軸スライダ４４、及びＺ軸スピンドル４５の各軸方向の位置を検出するための測定手段が設けられている。具体的には、Ｙ軸スライダ４４にはＺ軸スケール４４１が設けられ、Ｚ軸スピンドル４５にはＺ軸スケールセンサ４５２が設けられる。Ｚ軸スケール４４１は、Ｚ軸スピンドル４５のＹ軸スライダ４４に対するＺ軸方向の変位を検出するための目盛を有し、固定点４４１ａにおいてＹ軸スライダ４４に固定されている。更に、Ｚ軸スケール４４１には、温度センサ６３が設けられている。温度センサ６３は、Ｚ軸スケール４４１の温度を検出して検出結果を制御部５に出力する。Ｚ軸スケールセンサ４５２は、Ｚ軸スケール４４１の目盛を検出して検出結果を制御部５に出力する。

図９を参照して、ベース４１にはＸ軸スケール４１１が設けられ、Ｘ軸スライダ４２にはＸ軸スケールセンサ４２２が設けられる。Ｘ軸スケール４１１は、Ｘ軸スライダ４２のベース４１に対するＸ軸方向の変位を検出するための目盛を有し、固定点４１１ａにおいてベース４１に固定されている。更に、Ｘ軸スケール４１１には、温度センサ６１が設けられている。温度センサ６１は、Ｘ軸スケール４１１の温度を検出して検出結果を制御部５に出力する。Ｘ軸スケールセンサ４２２は、Ｘ軸スケール４１１の目盛を検出して検出結果を制御部５に出力する。

また、コラム４３にはＹ軸スケール４３１が設けられ、Ｙ軸スライダ４４にはＹ軸スケールセンサ４４２が設けられる。Ｙ軸スケール４３１は、Ｙ軸スライダ４４のコラム４４３及びＸ軸スライダ４２に対するＹ軸方向の変位を検出するための目盛を有し、固定点４３１ａにおいてコラム４３に固定されている。更に、Ｙ軸スケール４３１には、温度センサ６２が設けられている。温度センサ６２は、Ｙ軸スケール４３１の温度を検出して検出結果を制御部５に出力する。Ｙ軸スケールセンサ４４２は、Ｙ軸スケール４３１の目盛を検出して検出結果を制御部５に出力する。尚、図９においては、説明の都合上、インデックステーブル４７を破線で示し、制御部５、治具７０、及びマスタボール７５を省略している。

図８を参照して、制御部５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、メモリなどを備えて構成され、記憶部５１と、温度センサ６１〜６３で検出された温度を取得する温度検出部５２と、温度センサ６１〜６３で検出された温度に基づいて、Ｚ軸スピンドル４５の各軸方向のシフト量を算出するシフト量算出部５３（シフト量算出手段）と、算出されたシフト量から、各軸の測定値を補正する補正部５４とを備える。なお、本実施形態では、温度検出部５２および温度センサ６１〜６３により、温度検出手段が構成されている。

記憶部５１は、制御部５で用いられる情報を記憶するものであり、三次元測定機１０の製造時に予め測定した、基準温度（例えば２０℃）における基準位置データや、三次元測定機１０の構造部材の線膨張係数（補正係数）などのパラメータを記憶している。
また、記憶部５１には、制御部５にて熱膨張によるＺ軸スピンドル４５の各軸方向のシフトを補正するためのシフト補正プログラムが記憶されている。

記憶部５１に記憶された基準位置データは、距離Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙｊ、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、及びＺｐを含む。距離Ｙ１は、所定の基準温度Ｔ０におけるインデックステーブル４７の高さであり、基準温度Ｔ０におけるテーブル支持面４１ａからインデックステーブル４７の上面（すなわち回転テーブル４７１の上面）までのＹ軸方向の距離である。ここで、インデックステーブル４７の上面は、治具７０を支持する支持面である。距離Ｙｊは、基準温度Ｔ０における治具７０の高さであり、基準温度Ｔ０におけるインデックステーブル４７の上面から治具７０上面までのＹ軸方向の距離である。ここで、治具７０の上面は、被測定物（例えば、マスタボール７５）を支持する支持面である。距離Ｙ２は、基準温度Ｔ０におけるテーブル支持面４１ａからスライダ支持面４１ｂまでのＹ軸方向の距離である。距離Ｙ３は、基準温度Ｔ０におけるスライダ支持面４１ｂからＹ軸スケール４３１の固定点４３１ａまでのＹ軸方向の距離である。

距離Ｚ１は、基準温度Ｔ０におけるインデックステーブル４７の中心軸Ｓからベース４１が備えるＸ軸ガイドの中心までのＺ軸方向の距離である。距離Ｚ２は、基準温度Ｔ０におけるベース４１が備えるＸ軸ガイドの中心からＺ軸スケール４４１の固定点４４１ａまでのＺ軸方向の距離である。距離Ｚ３は、基準温度Ｔ０におけるＺ軸スケールセンサ４５２からＺ軸スピンドル４５の−Ｚ軸方向側の端部（すなわち、プローブ４６が取り付けられる端部）までのＺ軸方向の距離である。距離Ｚｐは、基準温度Ｔ０におけるＺ軸スピンドル４５の−Ｚ軸方向側の端部からプローブ４６の回転中心ＲまでのＺ軸方向の距離である。

図９を参照して、記憶部５１に記憶された基準位置データは、距離Ｘ１及びＸ２を含む。距離Ｘ１は、基準温度Ｔ０におけるインデックステーブル４７の中心軸ＳからＸ軸スケール４１１の固定点４１１ａまでのＸ軸方向の距離である。距離Ｘ２は、基準温度Ｔ０におけるＸ軸スケールセンサ４２２からプローブ４６の回転中心ＲまでのＸ軸方向の距離である。

尚、ベース４１、インデックステーブル４７、及び治具７０は鉄系材料で形成され、Ｘ軸スライダ４２、コラム４３、Ｙ軸スライダ４４、Ｚ軸スピンドル４５、及びプローブ４６はアルミ系材料で形成されている。したがって、記憶部５１に記憶された線膨張係数は、鉄系材料の線膨張係数α_Ｆｅと、アルミ系材料の線膨張係数α_Ａｌとを含む。

温度検出部５２は、温度センサ６１〜６３の温度を検出することで、Ｘ軸スケールセンサ４１１の温度Ｔｘ、Ｙ軸スケールセンサ４３１の温度Ｔｙ、及びＺ軸スケールセンサ４４１の温度Ｔｚを検出する。シフト量算出部５３は、測定環境の変化により本体４の構造部材等（例えば、ベース４１、Ｘ軸スライダ４２、コラム４３、Ｙ軸スライダ４４、Ｚ軸スピンドル４５、プローブ４６、インデックステーブル４７、及び治具７０）が熱膨脹した際に発生するＺ軸スピンドル４５（プローブ４６）の各軸方向のシフト量を算出する。

シフト量算出部５３は、下記式により、Ｚ軸スピンドル４５のＸ軸シフト量ΔＸを算出する。
ΔＸ＝Ｘ１×α_Ｆｅ×（Ｔｘ−Ｔ０）−Ｘ２×α_Ａｌ×（Ｔｚ−Ｔ０） …（１７）
ここで、Ｘ軸スケール４１１の温度Ｔｘをベース４１の温度として用い、Ｚ軸スケール４４１の温度ＴｚをＹ軸スライダ４４及びＺ軸スピンドル４５の温度として用いている。

シフト量算出部５３は、下記式により、Ｚ軸スピンドル４５のＹ軸シフト量ΔＹを算出する。
ΔＹ＝（Ｙ２−Ｙ１−Ｙｊ）×α_Ｆｅ×（Ｔｘ−Ｔ０）＋Ｙ３×α_Ａｌ×（Ｔｙ−Ｔ０） …（１８）
ここで、Ｘ軸スケール４１１の温度Ｔｘをベース４１、インデックステーブル４７、及び治具７０の温度として用い、Ｙ軸スケール４３１の温度をＸ軸スライダ４２及びコラム４３の温度として用いた。

シフト量算出部５３は、下記式により、Ｚ軸スピンドル４５のＺ軸シフト量ΔＺを算出する。
ΔＺ＝Ｚ１×α_Ｆｅ×（Ｔｘ−Ｔ０）＋Ｚ２×α_Ａｌ×（Ｔｙ−Ｔ０）−（Ｚ３＋Ｚｐ）×α_Ａｌ×（Ｔｚ−Ｔ０） …（１９）
ここで、Ｘ軸スケール４１１の温度Ｔｘをベース４１の温度として用い、Ｙ軸スケール４３１の温度ＴｙをＸ軸スライダ４２及びコラム４３の温度として用い、Ｚ軸スケール４４１の温度ＴｚをＺ軸スピンドル４５及びプローブ４６の温度として用いた。

［測定値の補正方法］
次に、実施の形態２にかかる測定値の補正方法について説明する。
制御部５は、記憶部５１に記憶されたシフト補正プログラムが実行されると、以下のステップＳ１１〜Ｓ１３を実行する。

シフト補正プログラムが実行されると、温度検出部５２は、温度センサ６１〜６３の温度Ｔｘ〜Ｔｚを検出する（Ｓ１１：温度検出ステップ）。
次に、シフト量算出部５３は、記憶部５１から、基準位置データ（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１〜Ｙ３、Ｙｊ、Ｚ１〜Ｚ３、Ｚｊ）及び線膨張係数（α_Ｆｅ、α_Ａｌ）を取得し、ステップＳ１１の温度検出ステップにより得られた温度Ｔｘ〜Ｔｚを用い、上述した式（１７）〜（１９）に基づいて、シフト量ΔＸ〜ΔＺを算出する（Ｓ１２：シフト量算出ステップ）。
シフト量算出ステップＳ１２でシフト量ΔＸ〜ΔＺが算出されると、補正部５４は、Ｘ軸スケール４１１及びＸ軸スケールセンサ４２２により測定されたＸ測定値をＸ軸シフト量ΔＸで補正し、Ｙ軸スケール４３１及びＹ軸スケールセンサ４４２で測定されたＹ測定値をＹ軸シフト量ΔＹで補正し、Ｚ軸スケール４４１及びＺ軸スケールセンサ４５２で測定されたＺ測定値をＺ軸シフト量ΔＺで補正する（Ｓ１３：補正ステップ）。補正部５４は、Ｘ軸スケール４１１、Ｘ軸スケールセンサ４２２、及びプローブ４６により測定されたＸ測定値をＸ軸シフト量ΔＸで補正し、Ｙ軸スケール４３１、Ｙ軸スケールセンサ４４２、及びプローブ４６で測定されたＹ測定値をＹ軸シフト量ΔＹで補正し、Ｚ軸スケール４４１、Ｚ軸スケールセンサ４５２、及びプローブ４６で測定されたＺ測定値をＺ軸シフト量ΔＺで補正してもよい。
以上のステップＳ１１〜Ｓ１３を実行することによって、制御部５は、Ｘ〜Ｚ測定値から、それぞれシフト量ΔＸ〜ΔＺを加減算することで、正確なＸ〜Ｚ測定値を測定することができる。

〔実施の形態２の作用効果〕
実施の形態２によれば、横型の三次元測定機においても構造部材の熱膨張によるＺ軸スピンドル４５のシフト量ΔＸ〜ΔＺを算出することができる。また、スケールの温度補正用の温度センサ６１〜６３を用いてシフト量ΔＸ〜ΔＺを算出することができるため、シフト量ΔＸ〜ΔＺを算出するための追加の温度センサが不要である。更に、ベース４１、Ｘ軸スライダ４２、コラム４３、Ｙ軸スライダ４４、Ｚ軸スピンドル４５、プローブ４６、インデックステーブル４７、及び治具７０の線膨張係数として、これらの材質に対応した線膨張係数α_Ｆｅ及びα_Ａｌが設定される。そのため、シフト量ΔＸ〜ΔＺを高精度に算出することができる。

（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例を説明する。例えば、プローブ４６は接触式及び非接触式のどちらでもよい。また、治具７０を用いずに、被測定物（例えば、マスタボール７５）が直接インデックステーブル４６に載置されてもよい。この場合、式（１８）の右辺からＹｊが削除される。

また、距離Ｙ３に対応する部分をＸ軸スライダ４２とコラム４３の固定点４３１ａより下の部分とに二分割してそれぞれの温度を検出し、これらの温度、基準温度Ｔ０におけるスライダ支持面４１ｂからＸ軸スライダ４２とコラム４３の境界までのＹ軸方向の距離、Ｘ軸スライダ４２とコラム４３の境界から固定点４４３１ａまでのＹ軸方向の距離、及びＸ軸スライダ４２及びコラム４３の線膨張係数α_Ａｌに基づいて、Ｙ軸シフト量ΔＹを算出してもよい。このようにすることで、Ｘ軸スライダ４２をＸ軸方向に沿って移動させる駆動モータの発熱の影響をＹ軸シフト量に反映することができる。距離Ｙ３に対応する部分を３つ以上の部分に分割してもよい。

実施の形態２において、産業機械として、三次元測定機１０を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｚ軸スピンドル４５の−Ｚ軸方向側の端部にワークを加工するための加工具などが取り付けられた作業ロボット等の産業機械などであってもよい。このような産業機械では、温度変化に伴うシフト量ΔＸ〜ΔＺを算出し、この算出されたシフト量ΔＸ〜ΔＺに基づいて、Ｚ軸スピンドル４５の位置を調整することで、ワーク上の適切な位置を加工することが可能となる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１…三次元測定機（産業機械）
２１１…ベース面
２２１…コラム
２２２…ビーム
２２３…スライダ
２２３Ａ…Ｚ検出部であるＺ軸スケールセンサ
２２４…ラム
２２４Ａ…Ｚ軸スケール
２２５…サポータ
２２６（２２６Ａ〜２２６Ｇ）…物理量検出手段（温度検出手段）を構成する温度センサ
２２７…プローブ
３２…物理量検出手段（温度検出手段）を構成する温度検出部、
３３…シフト量算出手段であるシフト量算出部、
３４…補正手段である補正部、

Claims (4)

1. ベース面に対して直交するＺ軸に沿って立設されたコラムおよびサポータと、
   前記コラムおよび前記サポータに支持されたビーム上を移動可能なスライダと、
   前記スライダに、Ｚ軸方向に移動可能に保持されたラムと、
   前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、および前記ラムのそれぞれの熱膨張対応物理量を検出する物理量検出手段と、
   前記熱膨張対応物理量に基づいて、前記ラムのＺ軸方向に沿ったＺ軸シフト量を算出するシフト量算出手段と
   を具備し、
   前記ラムに設けられ、前記ラムのＺ軸方向への移動量を測定するための目盛が設けられたＺ軸スケールと、
   前記スライダに設けられ、前記Ｚ軸スケールの目盛を検出するＺ検出部と
   を更に具備し、
   前記ビームは、前記スライダを支持する支持面を備え、
   前記物理量検出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度を検出し、
   前記シフト量算出手段は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度と、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムの位置関係を示す基準位置データと、温度変化による前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのＺ軸方向への寸法変動量を算出するための補正係数と、前記スライダの位置座標ｘと、に基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出し、
   前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度は、前記コラムの下部の温度Ｔ _Ｃ１ 、前記コラムの中間部の温度Ｔ _Ｃ２ 、前記コラムの上部の温度Ｔ _Ｃ３ 、前記サポータの温度Ｔ _Ｓ 、前記ラムの温度Ｔ _Ｒ 、及び前記スライダの温度Ｔ _ＳＬ を含み、
   前記基準位置データは、所定の基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記下部と前記中間部の境界までの距離Ｃ１、前記基準温度Ｔ０における前記下部と前記中間部の境界から前記中間部と前記上部の境界までの距離Ｃ２、前記基準温度Ｔ０における前記中間部と前記上部の境界から前記支持面までの距離Ｃ３、前記基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記支持面までの距離Ｓ２、前記基準温度Ｔ０における前記支持面から前記Ｚ検出部までの距離ＳＬ、前記基準温度Ｔ０における前記ラムの前記ベース面に対向する先端部から前記ラムの前記Ｚ軸スケールの固定位置までの距離Ｒ、前記スライダを前記コラムに最も近接させた際の前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ０、前記スライダを前記サポータに最も近接させた際の前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ１、及び前記スライダが前記ビームに沿って移動可能な距離Ｘｓを含み、
   前記位置座標ｘは、前記スライダの中心軸の前記ビームに沿う位置を表し、
   前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ０のときに前記位置座標ｘの値は０であり、
   前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ１のときに前記位置座標ｘの値はＸｓであり、
   前記補正係数は、前記コラムの線膨張係数α _Ｃ 、前記サポータの線膨張係数α _Ｓ 、前記スライダの線膨張係数α _ＳＬ 、及び前記ラムの線膨張係数α _Ｒ を含み、
   前記シフト量算出手段は、下記式により前記Ｚ軸シフト量を算出し、
   （Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１）） ^３ ＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ
   ここで、
   ΔＣ＝ΔＣ１＋ΔＣ２＋ΔＣ３
   ΔＣ１＝Ｃ１×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ１ −Ｔ０）
   ΔＣ２＝Ｃ２×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ２ −Ｔ０）
   ΔＣ３＝Ｃ３×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ３ −Ｔ０）
   ΔＳ＝Ｓ２×α _Ｓ ×（Ｔ _Ｓ −Ｔ０）
   ΔＲ＝Ｒ×α _Ｒ ×（Ｔ _Ｒ −Ｔ０）
   ΔＳＬ＝ＳＬ×α _ＳＬ ×（Ｔ _ＳＬ −Ｔ０）
   である
   産業機械。
2. 請求項１に記載の産業機械において、
   前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの線膨張係数は、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの材質に対応した値が設定される
   産業機械。
3. 請求項１又は２に記載の産業機械において、
   前記産業機械は、前記ラムの先端に設けられたプローブを用いて、前記ベース面に載置された被測定物を測定する測定機であり、
   前記シフト量算出手段により算出された前記Ｚ軸シフト量に基づいて、前記プローブで測定された前記被測定物のＺ軸測定値を補正する補正手段を更に具備する
   産業機械。
4. ベース面に対して直交するＺ軸に沿って立設されたコラム、Ｚ軸に沿って立設されたサポータ、前記コラムおよび前記サポータの間に設けられたビーム上を移動可能なスライダ、前記スライダにＺ軸方向に移動可能に保持されたラムのそれぞれの熱膨張対応物理量を検出する熱膨張対応物理量検出ステップと、
   前記熱膨張対応物理量に基づいて、前記ラムのＺ軸方向に沿ったＺ軸シフト量を算出するＺシフト量算出ステップと、
   を備え、
   前記ラムには、前記ラムのＺ軸方向への移動量を測定するための目盛が設けられたＺ軸スケールが設けられ、
   前記スライダには、前記Ｚ軸スケールの目盛を検出するＺ検出部が設けられており、
   前記ビームは、前記スライダを支持する支持面を備え、
   前記熱膨張対応物理量検出ステップにおいて、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度を検出し、
   前記Ｚシフト量算出ステップにおいて、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度と、前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムの位置関係を示す基準位置データと、温度変化による前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのＺ軸方向への寸法変動量を算出するための補正係数と、前記スライダの位置座標ｘと、に基づいて、前記Ｚ軸シフト量を算出し、
   前記コラム、前記サポータ、前記スライダ、及び前記ラムのそれぞれの温度は、前記コラムの下部の温度Ｔ _Ｃ１ 、前記コラムの中間部の温度Ｔ _Ｃ２ 、前記コラムの上部の温度Ｔ _Ｃ３ 、前記サポータの温度Ｔ _Ｓ 、前記ラムの温度Ｔ _Ｒ 、及び前記スライダの温度Ｔ _ＳＬ を含み、
   前記基準位置データは、所定の基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記下部と前記中間部の境界までの距離Ｃ１、前記基準温度Ｔ０における前記下部と前記中間部の境界から前記中間部と前記上部の境界までの距離Ｃ２、前記基準温度Ｔ０における前記中間部と前記上部の境界から前記支持面までの距離Ｃ３、前記基準温度Ｔ０における前記ベース面から前記支持面までの距離Ｓ２、前記基準温度Ｔ０における前記支持面から前記Ｚ検出部までの距離ＳＬ、前記基準温度Ｔ０における前記ラムの前記ベース面に対向する先端部から前記ラムの前記Ｚ軸スケールの固定位置までの距離Ｒ、前記スライダを前記コラムに最も近接させた際の前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ０、前記スライダを前記サポータに最も近接させた際の前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離Ｘ１、及び前記スライダが前記ビームに沿って移動可能な距離Ｘｓを含み、
   前記位置座標ｘは、前記スライダの中心軸の前記ビームに沿う位置を表し、
   前記コラムの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ０のときに前記位置座標ｘの値は０であり、
   前記サポータの中心軸から前記スライダの中心軸までの距離がＸ１のときに前記位置座標ｘの値はＸｓであり、
   前記補正係数は、前記コラムの線膨張係数α _Ｃ 、前記サポータの線膨張係数α _Ｓ 、前記スライダの線膨張係数α _ＳＬ 、及び前記ラムの線膨張係数α _Ｒ を含み、
   前記Ｚシフト量算出ステップにおいて、下記式により前記Ｚ軸シフト量を算出し、
   （Ｚ軸シフト量）＝（ΔＳ−ΔＣ）×（（Ｘ０＋ｘ）／（Ｘ０＋Ｘｓ＋Ｘ１）） ^３ ＋ΔＣ＋ΔＳＬ−ΔＲ
   ここで、
   ΔＣ＝ΔＣ１＋ΔＣ２＋ΔＣ３
   ΔＣ１＝Ｃ１×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ１ −Ｔ０）
   ΔＣ２＝Ｃ２×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ２ −Ｔ０）
   ΔＣ３＝Ｃ３×α _Ｃ ×（Ｔ _Ｃ３ −Ｔ０）
   ΔＳ＝Ｓ２×α _Ｓ ×（Ｔ _Ｓ −Ｔ０）
   ΔＲ＝Ｒ×α _Ｒ ×（Ｔ _Ｒ −Ｔ０）
   ΔＳＬ＝ＳＬ×α _ＳＬ ×（Ｔ _ＳＬ −Ｔ０）
   である
   シフト量算出方法。

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