JPH08233521A - 距離測定方法、回転角度測定方法、移動距離測定装置、位置測定装置、寸法測定装置、回転角度測定装置及び回転位置測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度でかつ安価に実施でき、かつ汚れや外
乱にも強い距離測定方法、回転角度測定方法、及びそれ
ら方法を実施するための装置を提供する。 【構成】 予め定められた距離間隔で赤外発光層が配列
したスケール部１に対し、互いに対をなすＬＥＤ等の赤
外光投光部１０とフォトダイオード等の赤外光受光部１
２とを赤外発光層の配列方向に沿って物体の移動ないし
回転に伴い相対的に移動させ、赤外光投光部１０からの
赤外光を赤外発光層に対し投光する。そして、その赤外
光を受けて励起されることにより赤外発光層で発光され
た赤外光を赤外光受光部１２により検出し、その検出結
果に基づいて物体の移動距離ないし回転角度を測定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、距離測定方法、回転角
度測定方法、移動距離測定装置、位置測定装置、寸法測
定装置、回転角度測定装置及び回転位置測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットや移載機等においては、
駆動部材の移動距離や回転部材の回転角度を測定するた
めに、リニアエンコーダやロータリエンコーダ等の位置
センサや角度センサが使用されている。これらエンコー
ダ類においては、ガラスやプラスチック等の透明な板部
材ないし円板上に印刷もしくは蒸着によって明暗の縞を
付けることによりスリットを形成し、そのスリットの片
側から光を当てて透過した光を光検出素子で受け取り、
その光の検出に伴い生成するパルスの数を測定すること
により移動距離ないし回転角度が測定されている。ま
た、光の透過を利用するものの他に、光の反射を利用し
たり、あるいは板部材ないし円板の縁部に形成された多
数の溝を近接スイッチ等で検出するものも使用されてい
る

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記エンコーダ類にお
いて、スリットを透過する光を検出するタイプのもの
は、印刷ないし蒸着により形成されたスリットに汚れが
付着したり、傷がついたりすると正確な測定ができなく
なる場合がある。また、光の反射を利用するものも汚れ
や外乱等に弱い問題がある。さらに、板部材ないし円板
の縁部に形成された溝を近接スイッチ等で検出するタイ
プのものは、測定精度を上げるためには微小な溝を高精
度で多数形成しなくてはならず、コスト高を招く難点が
ある。

【０００４】本発明は、高精度でかつ安価に実施でき、
かつ汚れや外乱にも強い距離測定方法、回転角度測定方
法、及びそれら方法を実施するための装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、所定の
経路に沿って移動する移動体の移動距離を測定する方法
に係るものである。該方法においては、予め定められた
距離間隔で赤外発光層が配列したスケール部に対し、互
いに対をなす赤外光投光部と赤外光受光部とを赤外発光
層の配列方向に沿って移動体の移動に伴い相対的に移動
させ、赤外光投光部からの赤外光を赤外発光層に対し投
光する。そして、その赤外光を受けて励起されることに
より赤外発光層で発光された赤外光を赤外光受光部によ
り検出し、その検出結果に基づいて移動体の移動距離を
測定する。ここで上記のような赤外発光層は、所定の赤
外発光塗料を基材に印刷すること等により形成すること
ができる。なお、赤外光を発生するとの意味は可視光を
意識したものではなく、赤外線を放射するということと
同義といえる。

【０００６】また、また本発明の第二は、上記とほぼ同
様の原理に基づき、所定の回転軸線の周りで回転する回
転体の回転角度を測定する方法に係るものである。すな
わち、回転軸線の周りに予め定められた角度間隔で赤外
発光層が形成されたスケール部に対し、互いに対をなす
赤外光投光部と赤外光受光部とを前記赤外発光層の配列
方向に沿って上記回転体の回転に伴い相対的に回転移動
させ、かつ前記赤外光投光部からの赤外光を赤外発光層
に対し投光する。そして、赤外光を受けて励起されるこ
とにより赤外発光層で発光された赤外光を赤外光受光部
により検出し、その検出結果に基づいて回転体の回転角
度を測定する。

【０００７】本発明の第三は、所定の経路に沿って移動
する移動体の移動距離を測定する装置に係るもので、下
記の要件を含むことを特徴とする。 スケール部：赤外光で励起されることにより赤外波長
領域で発光する赤外発光層が予め定められた距離間隔で
配列される。 赤外光投光部：移動体の移動に伴い、上記スケール部
に対し赤外発光層の配列方向に沿って相対的に移動する
とともに、その赤外発光層に対し赤外光を投光する。 赤外光受光部：赤外光投光部と対をなして設けられ、
赤外光投光部からの赤外光を受けて励起されることによ
り赤外発光層で発光された赤外光を検出する。 距離算出部：赤外光受光部の検出結果に基づいて移動
体の移動距離を算出する。

【０００８】上記移動距離測定装置の構成において、赤
外光投光部と赤外光受光部の組をスケール部に対し２組
設け、各投光部と受光部の組を、赤外発光層に対し、互
いにずれた位相で赤外光を投光ないし受光するようにす
ることができる。

【０００９】次に、本発明の第四は、所定の経路に沿っ
て移動する移動体の該経路上における位置を測定する装
置に係るものであり、下記の要件を含むことを特徴とす
る。 スケール部：赤外光で励起されることにより赤外波長
領域で発光する赤外発光層が、上記経路上の各位置に対
応してそれぞれ異なるパターンに形成される。 赤外光投光部：移動体の移動に伴い、スケール部に対
して相対的に移動するとともに、その赤外発光層に対し
赤外光を投光する。 赤外光受光部：赤外光投光部と対をなして設けられ、
赤外発光層で発光された赤外光を検出する。 位置測定部：赤外光受光部の検出結果に基づいて移動
体の位置を測定する。 そして、赤外発光層は、前記経路上の各位置毎に、その
パターンに応じて互いに異なる赤外光信号を発生し、位
置測定部はその赤外光信号の相異に基づいて移動体の位
置を測定するものとされる。ここで、赤外発光層は具体
的に、スケール部のピッチ毎にそれぞれ異なるビット信
号を構成するものとすることができる。

【００１０】本発明の第五は、部材等の寸法を測定する
寸法測定装置に係るものであり、下記の要件を含むこと
を特徴とする。 基準位置設定手段：被測定体に対し基準位置を定め
る。 測定移動体：上記基準位置を起点として、被測定体の
測定されるべき寸法方向に沿って移動する。 スケール部：赤外発光層が予め定められた距離間隔で
配列される。 赤外光投光部：測定移動体の移動に伴い、スケール部
に対し赤外発光層の配列方向に沿って相対的に移動する
とともに、その赤外発光層に対し赤外光を投光する。 赤外光受光部：赤外光投光部と対をなして設けられ、
赤外発光層で発光された赤外光を検出する。 寸法測定部：赤外光受光部の検出結果に基づいて測定
移動体の基準位置からの移動距離を算出し、その移動距
離に基づいて被測定体の寸法を測定する。

【００１１】本発明の第六は、所定の回転軸線の周りで
回転する回転体の回転角度を測定する装置に係るもので
あり、下記の要件を含むことを特徴とする。 スケール部：赤外発光層が、回転軸線の周りに予め定
められた角度間隔で配列される。 赤外光投光部：回転体の移動に伴い、スケール部に対
し赤外発光層の配列方向に沿って相対的に回転移動する
とともに、その赤外発光層に対し赤外光を投光する。 赤外光受光部：赤外光投光部と対をなして設けられ、
赤外発光層で発光された赤外光を検出する。 角度算出部：赤外光受光部の検出結果に基づいて回転
体の回転角度を算出する。

【００１２】本発明の第七は、所定の回転軸線の周りで
回転する回転体の回転位置を測定する装置に係るもので
あって、下記の要件を含むことを特徴とする。 スケール部：赤外発光層が回転体の各回転位置に対応
してそれぞれ異なるパターンに形成される。 赤外光投光部：移動体の移動に伴い、スケール部に対
して相対的に回転移動するとともに、その赤外発光層に
対し赤外光を投光する。 赤外光受光部：赤外光投光部と対をなして設けられ、
赤外発光層で発光された赤外光を検出する。 回転位置測定部：赤外光受光部の検出結果に基づいて
前記回転体の回転位置を測定する。そして、赤外発光層
は、回転体の各回転位置毎に、そのパターンに応じて互
いに異なる赤外光信号を発生し、回転位置測定部はその
赤外光信号の相異に基づいて移動体の回転位置を測定す
るものとされる。ここで、赤外発光層は、スケール部の
ピッチ毎にそれぞれ異なるビット信号を構成するものと
することができる。

【００１３】

【発明の作用及び効果】本発明の第一に係る移動距離測
定方法及び第三に係る移動距離測定装置によれば、予め
定められた距離間隔で赤外発光層が配列したスケール部
に対し、互いに対をなす赤外光投光部と赤外光受光部と
が移動体の移動に伴い相対移動し、赤外光投光部から赤
外光が赤外発光層に投ぜられる。そして、その赤外光を
受けて励起された赤外発光層からの励起赤外光が赤外光
受光部に検出され、その検出結果に基づいて移動体の移
動距離が測定される。赤外光（赤外線）は可視光線ない
し紫外線等に比べて波長が長いため物質を透過しやす
く、そのためスケール部に汚れ、油、埃等が付着してい
てもそれを透過して赤外発光層に達し、それを励起・発
光させることができるため傷や汚れに強く、ひいてはそ
れら傷や汚れによる測定誤差を軽減することができる。
また、赤外光投光部と赤外光受光部の組をスケール部に
対し２組設け、各投光部と受光部の組を、赤外発光層に
対し互いにずれた位相で赤外光を投光ないし受光するよ
うに構成すれば、上記２つの受光部が検出する励起赤外
光信号出力の位相ずれに基づき、移動体の移動方向を判
別することができる。

【００１４】また本発明の第二に係る回転角度測定方法
及び第六に係る回転角度測定装置においては上述の移動
距離測定装置と同様に、傷や汚れによる測定誤差を軽減
しつつ回転体の回転角度を測定することができる。

【００１５】さらに本発明の第五に係る寸法測定装置に
おいては、基準位置設定手段により被測定体に対し基準
位置が定められ、その基準位置を起点として測定移動体
が被測定体の測定されるべき寸法方向に沿って移動す
る。測定移動体の移動距離は上述の移動距離測定装置等
と同様の原理により測定され、それに基づいて被測定体
の寸法を精度よく測定することができる。

【００１６】本発明の第五に係る位置検出装置及び第七
に係る回転位置検出装置によれば、スケール部に対し移
動体の各位置あるいは回転体の各回転位置に対応して赤
外発光層がそれぞれ異なるパターンに形成され、各パタ
ーンに応じて互いに異なる赤外光信号を発生させる。そ
して、それら赤外光信号の相異に基づいて移動体の位置
ないし回転体の回転位置を精度よく測定することができ
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を図面に基
づいて説明する。 （実施例１）図１は、本発明の移動距離測定装置を移載
機に適用した例を示している。移載機２１は移動アーム
２２と把持用チャック２３とを備えている。移動アーム
２２にはボールねじナット２４が取り付けられており、
これに螺合するボールねじ２５が図示しないモータ等の
駆動源により回転駆動されて、移動用アーム２２と把持
用チャック２３とを前後にスライドさせるようになって
いる。また、ボールねじナット２４には、１対の赤外光
投光部（以下、単に投光部ともいう）１０と赤外線受光
部（以下、単に受光部ともいう）１２がケース１３に収
容されて取り付けられている。

【００１８】一方、これら投光部１０及び受光部１２に
対向する位置には、ボールねじナット２４の移動方向に
沿って帯状に形成されたスケール部１が設けられてい
る。図２に示すように、スケール部１の板面には、その
幅方向と交差する方向に線状ないし帯状に形成された赤
外発光層３が、スケール部１の長手方向に沿って等ピッ
チ間隔で多数配列している。これらスケール部１、投光
部１０及び受光部１２が本発明の移動距離測定装置の主
要部を構成する。以下、これらスケール部１、投光部１
０及び受光部１２の構成及び作用についてまず説明し、
次に本発明の移動距離測定装置の構成例とその作動につ
いて説明することとする。

【００１９】図３は、スケール部１の長さ方向の断面を
示すものである。スケール部１は、シート状ないし板状
の基材２を備える。基材２は、例えばポリエチレンテレ
フタレート、ポリ塩化ビニル等の可撓性を有する合成樹
脂シートや硬質プラスチック板、あるいは金属板等で構
成することができる。基材２の表面には、赤外線発光蛍
光体による赤外発光層３が形成されている。この赤外発
光層３はある波長の赤外光が照射されたとき、別の波長
の赤外光を発光するものである。この赤外発光層３を形
成するためには、例えば無機蛍光体を結合剤樹脂、有機
溶剤及びその他の必要成分とともに混合・分散して赤外
発光塗料を調整し、この赤外発光塗料を基材２の表面に
塗布して乾燥させる。

【００２０】無機蛍光体としては、例えばＺｎＳを母体
とし、Ｎｄ等の発光中心をドープしたものや、酸化タン
グステン、酸化リン、酸化ホウ素、酸化イットリウム等
の酸化物にＮｄ等をドープしたもの等を使用することが
できる。この他、Ｎｄの一部を、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ等で
置換したものも好適に使用できる。このような無機蛍光
体は赤外発光層３中に、例えば３０〜８０重量％の範囲
で含有させることが好ましい。また、この赤外発光層３
の結合剤成分としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステ
ル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等のもの
から選ばれる少なくとも一種以上を用いることが望まし
い。あるいは、エポキシアクリレート、ポリエステルア
クリレート、ポリエーテルアクリレート、ウレタンアク
リレート等の多価アクリロイル基ペンダントタイプの紫
外線硬化型樹脂を用いることもできる。また、上述の蛍
光体としては、無機蛍光体の他、有機金属錯体や染料等
の有機蛍光体を用いることもできる。

【００２１】そして、このような組成の赤外発光塗料を
基材２に塗布する方法としては、スクリーン印刷、グラ
ビア印刷、オフセット印刷等の方法を好適に採用するこ
とができる。また、赤外発光層３の厚さは、それらの印
刷方法に応じて適宜に定めることができるが、例えば
０．２〜２００μｍの範囲内にするのが好ましい。厚さ
が余りにも薄過ぎると、赤外発光層３の発光出力が過小
になり過ぎ、また必要以上に厚い場合は、経済性等を阻
害することになる。そして、実用上採用される厚さは、
例えば１〜３μｍ程度とすることができる。

【００２２】上述のような赤外線発光蛍光体を主成分と
する赤外発光層３は、一種の波長変換素子体として機能
し、例えば７００〜１５００nm（ナノメータ）程度の波
長の赤外線が照射されることにより、これより多少波長
の長い赤外線を発光する。例えば７００nm程度の波長の
赤外線の照射により、この赤外発光層３が励起されて８
００〜８５０nm程度の赤外線を発光することとなる。

【００２３】基材２の裏面には、接着剤層４が所定の厚
みで形成されている。この接着剤層４は、例えば合成樹
脂系の粘着性を有する層であって、基材２の裏面の全面
に形成されてもよいし、その長手方向に所定の幅で連続
して、あるいは断続的に形成されてもよい。この接着剤
層４は、更に剥離シート５で覆われている。剥離シート
５は、例えば紙、合成樹脂フィルム等の適宜の材料のも
のを使用できる。このように構成されたスケール部１
は、例えば図１に示すように設置面２６上の所定の位置
に接着して使用される。その接着に当たっては、剥離シ
ート５を剥がして、例えば図４のように接着剤層４にお
いて設置面２６上に貼り付けることとなる。

【００２４】なお、図５に示すように、基材２の表面に
形成された赤外発光層３をさらに外側から覆うように保
護フィルム層７を所定の合成樹脂等により形成すること
もできる。この保護フィルム層７は、透明でも不透明で
もよく、更にその保護フィルム層７の表面に着色あるい
は印刷等が施されていてもよい。赤外線はそのような保
護フィルム層７を透過して赤外発光層３を励起させるこ
とができるからである。

【００２５】また、図６に示すように、赤外発光層３を
基材２の裏面に形成し、更にこの外側に接着剤層４を設
けることもできる。この場合も赤外光は基材２を透過し
て赤外発光層３を励起し、それによって赤外発光層３で
発光した赤外光は、基材２を透過して上方に放射される
こととなる。このような構成では、赤外発光層３が基材
２の下側に位置することとなり、図５に示したような保
護フィルム層７を用いることなく、赤外発光層３を傷に
よる損傷等から保護することができる。

【００２６】なお、スケール部１は接着剤層４で接着す
る代わりにねじ止め、カシメ等により設置面２６に固着
することもできる。また、基材１が金属で構成される場
合にはロー付け、溶接等により固着してもよい。さら
に、基材２を使用せずに、赤外発光層３を設置面２６上
に直接形成して、スケール部１を構成してもよい。

【００２７】スケール部１における赤外発光層３は、図
７に示すように等ピッチ間隔ｄで形成する態様のほか、
図８に示すように不等ピッチ間隔で形成することもでき
る。この場合は、そのピッチ間隔の変化が一定の長さ周
期Ｔで繰り返されるように各赤外発光層３を配列するよ
うにすればよい。図８に示す例においては、その１周期
Ｔおいて、スケール部１の一方の側から他方の側へ向け
て次第にそのピッチ間隔が広がるように赤外発光層３が
形成されている。その効果については後述する。

【００２８】次に、投光部１０は例えば発光ダイオード
（ＬＥＤ）等で構成され、図９に示すように、所定の波
長λ1の赤外光をスケール部３のスケール面に向けて照
射する。これで励起されることにより赤外発光層３が発
光し、波長λ2の赤外光を発する。これが、光学フィル
タ１１を経て、フォトダイオード等で構成される受光部
１２に検出される。なお、その光学フィルタ１１は、上
記波長領域の赤外光は通過させ、それ以外の波長領域の
光は遮断する役割を果たす。また、スケール部１と投光
部１０及び受光部１２との間隔は、例えば２００mm以内
で適宜に定められる。

【００２９】投光部１０及び受光部１２の軸のなす角度
は、受光部１２において励起光が必要な強度で検出され
る範囲内で自由に設定することができる。特に、照射光
と励起光がスケール部１の板面に対し垂直に近い方向か
ら入射ないし受光されるように配置することにより、投
光部１０からの赤外光の照射強度及び受光部１２が受け
る励起赤外光の強度が高められ、ひいては励起赤外光の
検出感度を高めることができる。図１０においては、投
光部１０はその軸がスケール部１の板面法線に対しやや
傾くように配置されているが、受光部１２はその軸が上
記板面法線にほぼ沿うように配置されている。また、図
１１に示すように投光部１０及び受光部１２の軸がいず
れもスケール部１の板面法線に対して傾くように配置す
ることもできる。

【００３０】図１に戻って、ボールねじナット２４、す
なわち移載機２１のアーム２２の移動に伴い、投光部１
０は赤外発光層３に対し赤外光を照射しながらスケール
部１の長手方向に沿って移動する。受光部１２は投光部
１０とともに移動しながら赤外発光層３からの励起赤外
光を受光する。赤外発光層３はスケール部１の長手方向
に沿って所定のピッチ間隔ｄで断続的に形成されている
ことから、受光部１２が検出する赤外光の信号波形は図
１６（ａ）に示すパルス状のものとなる。そして、その
パルス数ｎに赤外発光層３のピッチ間隔ｄを乗ずること
により、アーム２２の移動距離を求めることができる。

【００３１】ここで、上記パルス数ｎの計測により、ア
ーム２２の移動距離は知ることができるが、移動方向を
知ることはできない。しかしながらこのような問題は、
図１２及び図１３に示すように、投光部１０と受光部１
２の組をＡ及びＢの２組設けることにより解決できる。
この場合、投光部１０と受光部１２の各組は、赤外発光
層３のピッチ間隔ｄの１／２以下の範囲内で、例えば
（１／４）ｄだけスケール部１に対する相対変位がずれ
るよう配置され、図１４に示すように、検出される励起
赤外光の信号波形は、Ａ組側とＢ組側とで１／４波長だ
け位相がずれたものとなる。そして、アーム２２の移動
方向が正側であるか負側であるかによって、信号波形の
先行関係がＡ側とＢ側とで反転するので、それに基づい
てアーム２２の移動方向を判別することができる。ま
た、互いに等ピッチ間隔で形成された２列の赤外発光層
３を並列に形成しておき、それら列の間で赤外発光層３
の形成ピッチを１／４ｄだけずらせるとともに、上記２
組の投光部１０及び受光部１２を、スケール部１に対す
る相対変位のずれが生じないように配置しておけば、や
はり同様の効果を得ることができる。

【００３２】一方、アーム２２の移動速度がほぼ等速で
あると仮定できる場合には、例えば図８に示すスケール
部１（前述）を使用することにより、１対の投光部１０
と受光部１２のみでも上記移動方向を判定することがで
きる。すなわち、図８のスケール部１においては、赤外
発光層３がその１周期Ｔおいて、スケール部１の長手方
向の一方の側から他方の側へ向けてピッチ間隔が次第に
広がるように形成されており、各赤外発光層３からの励
起赤外光の検出間隔の変化に基づいてアーム２２の移動
方向を知ることができる。

【００３３】以下、本発明の移動距離測定装置の構成例
について、図１５のブロック図を参照しつつ説明する。
移動距離測定装置３０は、前述のスケール部１、投光部
１０、受光部１２及び光学フィルタ１１を備え、受光部
１２はアンプ３１、Ａ／Ｄ変換器３３及びパルスカウン
タ３４を介して、Ｉ／Ｏポート３６、ＣＰＵ３７、ＲＯ
Ｍ３８、ＲＡＭ３９等で構成されるコンピュータ３５に
接続されている。このコンピュータ３５等が移動距離算
出部を構成することとなる。受光部１２の出力はアンプ
３１で増幅され、かつＡ／Ｄ変換器１４により図１６
（ｂ）に示すように波形成形されてパルスカウンタ３４
に供給される。ここで、投光部１０及び受光部１２の組
は、アーム２２の移動方向を判定するために、図１２に
示すようにＡ及びＢの２組設けられているが、図１５で
は１組のみを描いている。そして、アンプ３１には移動
方向判定器３２が接続されており、上記２つの受光部１
２からの出力波形の位相差に基づいてアーム２２の移動
方向を判定し、その判定結果をコンピュータ３５に出力
する。また、コンピュータ３５には、測定されたアーム
２２の移動距離を表示するための表示部４０が接続され
ている。表示部４０は、例えば液晶ディスプレイ、ＬＥ
Ｄディスプレイ等の公知の表示装置を使用することがで
きる。

【００３４】移動距離測定装置３０の作動はＲＯＭ３８
等に格納されたプログラムに基づいてコンピュータ３５
により制御される。その制御の流れを図１７に示すフロ
ーチャートを用いて説明する。まず、移載機２１のアー
ム２２を距離測定を開始する位置にセットし、ＲＡＭ３
９に記憶されている移動距離のデータＤをリセットする
（S1、S2）。そのリセット信号は、図示しないボタンス
イッチやキーボード等からの入力、あるいは移載機２１
の制御系等からの送信によりコンピュータ３５に与えら
れる。そして、データＤのリセットが行われた時の位置
を原点として、アーム２２のその原点からの移動距離が
測定されることとなる。アーム２２が移動を開始する
と、コンピュータ３５はパルスカウンタ３４からのパル
ス信号を受信する（S3）。また、S4において、移動方向
判定器３２からの判定結果に基づき、アーム２２の移動
方向の正逆が判定される。そして、パルス信号を１つ検
出する毎に、移動方向が正の場合にはスケール部１にお
ける赤外光検出層３のピッチ間隔ｄに相当する値を移動
距離Ｄに加算する処理を行い（S5）、負の場合には減算
する処理を行なった後（S6）、S7において表示部４０に
移動距離Ｄの表示を行う。S8、S9においてリセット信号
ないし終了信号が検出されなければS3に戻って同様の処
理を繰り返す。一方、S8においてリセット信号が検出さ
れた場合にはS2に戻って移動距離Ｄをリセットし、以下
同じ処理を繰り返す。この場合、リセット信号が検出さ
れた時点でのアーム２２の位置が新たな原点として設定
され、移動距離Ｄもその新しい原点を基準として測定さ
れる。

【００３５】図１５に示すように、移動距離Ｄのデータ
は、移載機２１の制御系等に出力して、その制御用デー
タとしても使用することができる。この場合、Ｄの値を
特に表示する必要がない場合には表示部４０を省略する
こともできる。また、移動方向の判定、パルス数のカウ
ント等も所定のプログラムに基づいてコンピュータ３５
に実行させることが可能であり、この場合には移動方向
判定器３２及びパルスカウンタ３４をそれぞれ省略する
ことができる。

【００３６】上述のような移動距離測定装置３０は移載
機２１に限らず、種々のロボット用アームやアクチュエ
ータ、工作機械、プリンタ等のキャリッジ駆動機構、さ
らにはプロッタのペン駆動部等、各種装置に適用するこ
とができる。さらに、図１８に示すように、無人搬送車
Ｃの移動距離（あるいは走行距離）ｌの測定にも適用す
ることができる。この場合、投光部１０及び受光部１２
は搬送車Ｃ側に搭載される一方、スケール部１は床面
等、搬送車Ｃの走行経路に沿って配置され、上述と同様
の原理に基づいて搬送車Ｃの移動距離ｌが測定されるこ
ととなる。

【００３７】（実施例２）上記実施例１と同様の原理に
基づいて、寸法測定装置を構成することができる。図１
９はその構成の一例を示すものである。寸法測定装置４
１は、いわゆるデジタル式ノギスとして構成されてい
る。その本尺部４２の外側には投光部１０及び受光部１
２を内蔵したスライダ４３が挿通されており、本尺部４
２の長手方向に沿ってスライドするようになっている。
一方、本尺部４２側にはその長手方向に沿って上記投光
部１０及び受光部１２に対応する位置にスケール部１が
設けられている。スライダ４３には測定移動体としての
第一のジョウ４４が形成されており、スライダ４３の移
動に伴い、本尺部４２の端部に形成された基準位置設定
手段としての第二のジョウ４５に対し接近・離間する。
ここで、スライダ４３には投光部１０及び受光部１２の
他、アンプ、Ａ／Ｄ変換器、移動方向判定器、パルスカ
ウンタ、コンピュータ等により、実施例１の図１５に示
したものとほぼ同様に構成された測定制御系（寸法測定
部）が内蔵されている。また、測定値を表示する表示部
４６と、その表示値をリセットするリセットスイッチ４
７もスライダ４３に設けられている。

【００３８】スライダ４３を本尺部４２に対してスライ
ドさせると、その測定制御系において図１７のフローチ
ャートとほぼ同様の処理が行われ、その移動量が算出さ
れて表示部４６に表示される。そして、被測定体Ｓの、
例えば外径を測定する手順は通常のデジタルノギスにお
けるものとほぼ同じであって、まず第一のジョウ４４が
第二のジョウ４５に接した状態でリセットスイッチ４７
を押して表示値をリセットし、次にスライダ４３をスラ
イドさせて第一のジョウ４４を第二のジョウ４５から離
間させ、それらジョウ４４及び４５の間に被測定体を挟
み付けて表示部４６に表示された値を読み取ればよい。
なお、被測定体の内径や高さ、あるいは孔部の深さ等も
測定できるように、公知のノギスと同様に、上記寸法測
定装置４１に対し内径測定用のジョウやデプスバーを付
加することができる。また、同様の原理に基づいて、ノ
ギスの他に、ハイトゲージ、デプスゲージ、測長器等の
各種寸法測定装置を構成することができる。

【００３９】（実施例３）図２０は、本発明の角度検出
装置の要部を示す斜視図である。角度検出装置５１にお
いては、円板状の基材２上に、その板面の半径方向に沿
って線状ないし帯状の赤外発光層３を等角度間隔で放射
状に形成することにより、スケール部１が構成されてい
る。そして、図９等に示すものと同様の投光部１０及び
受光部１２等がケース１３に収容され、スケール部１の
板面に対向して配置されている。スケール部１は図示し
ない回転体に対し、例えばその回転軸と同軸に、あるい
は歯車等の伝達系を介して接続され、その回転体ととも
に回転する。そして、その赤外発光層３からの励起赤外
光が受光部１２により検出され、その検出に伴うパルス
信号を計数することにより、回転体の回転角度を測定す
ることができる。また、実施例１の移動距離測定装置１
と同様に、互いにずれた位相で励起赤外光を検出できる
ように投光部１０と受光部１２とを２組設けておけば、
回転体の回転方向を判別することができる。その測定制
御系は実施例１等と全く同様に構成することができるの
で説明は省略する。なお、この角度検出装置５１をマイ
クロメータのダイアル部に内蔵することにより、デジタ
ル式のマイクロメータ（寸法測定装置）を構成すること
もできる。

【００４０】（実施例４）赤外発光層３をスケール部１
上の各位置に対応してそれぞれ異なるパターンに形成す
ることにより、所定の経路に沿って移動する移動体の位
置測定装置を構成することができる。図２１は、その赤
外発光層３の形成パターンの一例を示している。すなわ
ち、スケール部１においては、その幅方向に沿って並ぶ
複数の、例えば４個の発光層形成領域Ｌ1〜Ｌ4が１つの
組をなしており、その形成領域の組がスケール部１の長
手方向に沿って等間隔ｄで多数配列している。そして、
それら各形成領域の組においては、赤外発光層３の形成
される領域（図中白の四角形で表現）と形成されない領
域（図中黒の四角形で表現）との組合せが、スケール部
１の各位置（ａ、ｂ、ｃ・・・等）毎に互いに異なるも
のとされている。そして、その組合せがそれぞれ固有の
ビット信号を構成するものとなる。

【００４１】この場合、実施例１等に示したものと同様
の投光部及び受光部を備えた移動体がスケール部１に沿
って移動するのに伴い、例えば図２１のａ、ｂ、ｃ・・
・の各位置において、例えば４ビットの異なるビット信
号が出力され、それに基づいて位置が判別できるように
なっている。すなわち、図２１のａ位置では、図２２に
示すように“００００”の４ビット信号であり、ｂ位置
では“０００１”、ｃ位置では“００１０”、ｄ位置で
は“００１１”、ｅ位置では“０１００”というよう
に、各位置に応じてそれらの位置を特定するビット信号
が出力されるようになっている。すなわち、移動体がａ
〜ｊ等のどの位置にいるかが、図２１の赤外発光層３か
ら発光するビット信号を読み取ることにより判別でき
る。その測定制御系は実施例１の移動距離測定装置と同
様に、受光部１２に接続されるアンプ、Ａ／Ｄ変換器、
コンピュータ等により構成することができるが、移動体
の移動方向は上述のビット信号の変化から判別できるの
で、投光部及び受光部は１組設けておけば十分である。
なお、図２３に示すように、同様の原理により、円板状
のスケール部１に対し上記赤外光発光部３の組を等角度
間隔で放射状に配置することにより、回転体の回転位置
を判別する回転角度測定装置を構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の移動距離測定装置を移載機に適用し
た例を示す模式図。

【図２】実施例１の移動距離測定装置において、スケー
ル部と赤外光投光部及び受光部の位置関係を示す斜視
図。

【図３】スケール部の構造を示す断面図。

【図４】その設置面への固着状態を示す断面図。

【図５】スケール部の断面構造の変形例を示す図。

【図６】スケール部の断面構造の別の変形例を示す図。

【図７】図１のスケール部の赤外発光層形成パターンを
示す模式図。

【図８】同じくその変形例を示す模式図。

【図９】赤外光投光部及び受光部と赤外光発光部との位
置関係を示す斜視図。

【図１０】赤外光投光部及び受光部のスケール部に対す
る配置例を示す模式図。

【図１１】同じく別の配置例を示す模式図。

【図１２】スケール部に対する相対位置が互いにずれる
ように、２組の赤外光投光部及び受光部を配置した例を
示す斜視図。

【図１３】その作用説明図。

【図１４】図１３において各受光部が検出する励起赤外
光の波形パターンを示す図。

【図１５】実施例１の移動距離測定装置の構成例を示す
ブロック図。

【図１６】波形成形前及び成形後における励起赤外光の
波形パターンを示す図。

【図１７】実施例１の移動距離測定装置の制御の流れを
示すフローチャート。

【図１８】実施例１の移動距離測定装置を無人搬送車に
適用した例を示す模式図。

【図１９】実施例２の寸法測定装置を示す模式図。

【図２０】実施例３の回転角度測定装置の要部を示す斜
視図。

【図２１】実施例４の位置測定装置のスケール部におけ
る赤外光検出層の形成パターンの一例を示す模式図。

【図２２】図２１に対応する発光信号の説明図。

【図２３】実施例４の回転角度測定装置のスケール部に
おける赤外光検出層の形成パターンの一例を示す模式
図。

【符号の説明】

１ スケール部 ３ 赤外発光層 １０ 赤外光投光部 １１ 赤外光受光部 ３０ 移動距離測定装置 ３５ コンピュータ（距離算出部） ４１ 寸法測定装置 ４４ 第一のジョウ（測定移動体） ４５ 第二のジョウ（基準位置設定手段） Ｓ 被測定体 ５１ 回転角度測定装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の経路に沿って移動する移動体の移
   動距離を測定する方法であって、 予め定められた距離間隔で赤外発光層が配列したスケー
   ル部に対し、互いに対をなす赤外光投光部と赤外光受光
   部とを前記赤外発光層の配列方向に沿って前記移動体の
   移動に伴い相対的に移動させ、かつ前記赤外光投光部か
   らの赤外光を前記赤外発光層に対し投光する一方、該赤
   外光を受けて励起されることにより前記赤外発光層で発
   光された赤外光を前記赤外光受光部により検出し、その
   検出結果に基づいて前記移動体の移動距離を測定するこ
   とを特徴とする距離測定方法。
2. 【請求項２】 所定の回転軸線の周りで回転する回転体
   の回転角度を測定する方法であって、 前記回転軸線の周りに予め定められた角度間隔で赤外発
   光層が形成されたスケール部に対し、互いに対をなす赤
   外光投光部と赤外光受光部とを前記赤外発光層の配列方
   向に沿って前記回転体の回転に伴い相対的に回転移動さ
   せ、かつ前記赤外光投光部からの赤外光を前記赤外発光
   層に対し投光する一方、該赤外光を受けて励起されるこ
   とにより前記赤外発光層で発光された赤外光を前記赤外
   光受光部により検出し、その検出結果に基づいて前記回
   転体の回転角度を測定することを特徴とする回転角度測
   定方法。
3. 【請求項３】 所定の経路に沿って移動する移動体の移
   動距離を測定する装置であって、 赤外光で励起されることにより赤外波長領域で発光する
   赤外発光層が予め定められた距離間隔で配列したスケー
   ル部と、 前記移動体の移動に伴い、前記スケール部に対し前記赤
   外発光層の配列方向に沿って相対的に移動するととも
   に、その赤外発光層に対し赤外光を投光する赤外光投光
   部と、 その赤外光投光部と対をなして設けられ、前記赤外光投
   光部からの赤外光を受けて励起されることにより前記赤
   外発光層で発光された赤外光を検出する赤外光受光部と
   その赤外光受光部の検出結果に基づいて前記移動体の移
   動距離を算出する距離算出部と、 を含むことを特徴とする移動距離測定装置。
4. 【請求項４】 前記赤外光投光部と赤外光受光部の組は
   前記スケール部に対し２組設けられ、各投光部と受光部
   の組は前記赤外発光層に対し、互いにずれた位相で赤外
   光を投光ないし受光するものとされる請求項３記載の移
   動距離測定装置。
5. 【請求項５】 所定の経路に沿って移動する移動体の該
   経路上における位置を測定する装置であって、 赤外光で励起されることにより赤外波長領域で発光する
   赤外発光層が、前記経路上の各位置に対応してそれぞれ
   異なるパターンに形成されたスケール部と、 前記移動体の移動に伴い、前記スケール部に対して相対
   的に移動するとともに、その赤外発光層に対し赤外光を
   投光する赤外光投光部と、 その赤外光投光部と対をなして設けられ、前記赤外光投
   光部からの赤外光を受けて励起されることにより、前記
   赤外発光層で発光された赤外光を検出する赤外光受光部
   とその赤外光受光部の検出結果に基づいて前記移動体の
   位置を測定する位置測定部とを含み、 前記赤外発光層は、前記経路上の各位置毎に、そのパタ
   ーンに応じて互いに異なる赤外光信号を発生し、前記位
   置測定部はその赤外光信号の相異に基づいて前記移動体
   の位置を測定するものであることを特徴とする位置測定
   装置。
6. 【請求項６】 前記赤外発光層は、前記スケール部のピ
   ッチ毎にそれぞれ異なるビット信号を構成している請求
   項５記載の位置測定装置。
7. 【請求項７】 被測定体に対し基準位置を定める基準位
   置設定手段と、 その基準位置を起点として、前記被測定体の測定される
   べき寸法方向に沿って移動する測定移動体と、 赤外光で励起されることにより赤外波長領域で発光する
   赤外発光層が予め定められた距離間隔で配列したスケー
   ル部と、 前記測定移動体の移動に伴い、前記スケール部に対し前
   記赤外発光層の配列方向に沿って相対的に移動するとと
   もに、その赤外発光層に対し赤外光を投光する赤外光投
   光部と、 その赤外光投光部と対をなして設けられ、前記赤外光投
   光部からの赤外光を受けて励起されることにより前記赤
   外発光層で発光された赤外光を検出する赤外光受光部と
   その赤外光受光部の検出結果に基づいて前記測定移動体
   の前記基準位置からの移動距離を算出し、その移動距離
   に基づいて前記被測定体の寸法を測定する寸法測定部
   と、 を含むことを特徴とする寸法測定装置。
8. 【請求項８】 所定の回転軸線の周りで回転する回転体
   の回転角度を測定する装置であって、 赤外光で励起されることにより赤外波長領域で発光する
   赤外発光層が、前記回転軸線の周りに予め定められた角
   度間隔で配列したスケール部と、 前記回転体の移動に伴い、前記スケール部に対し前記赤
   外発光層の配列方向に沿って相対的に回転移動するとと
   もに、その赤外発光層に対し赤外光を投光する赤外光投
   光部と、 その赤外光投光部と対をなして設けられ、前記赤外光投
   光部からの赤外光を受けて励起されることにより前記赤
   外発光層で発光された赤外光を検出する赤外光受光部
   と、 その赤外光受光部の検出結果に基づいて前記回転体の回
   転角度を算出する角度算出部と、 を含むことを特徴とする回転角度測定装置。
9. 【請求項９】 所定の回転軸線の周りで回転する回転体
   の回転位置を測定する装置であって、 赤外光で励起されることにより赤外波長領域で発光する
   赤外発光層が、前記回転体の各回転位置に対応してそれ
   ぞれ異なるパターンに形成されたスケール部と、前記移
   動体の移動に伴い、前記スケール部に対して相対的に回
   転移動するとともに、その赤外発光層に対し赤外光を投
   光する赤外光投光部と、 その赤外光投光部と対をなして設けられ、前記赤外光投
   光部からの赤外光を受けて励起されることにより、前記
   赤外発光層で発光された赤外光を検出する赤外光受光部
   と、 その赤外光受光部の検出結果に基づいて前記回転体の回
   転位置を測定する回転位置測定部とを含み、 前記赤外発光層は、前記回転体の各回転位置毎に、その
   パターンに応じて互いに異なる赤外光信号を発生し、前
   記回転位置測定部はその赤外光信号の相異に基づいて前
   記移動体の回転位置を測定するものであることを特徴と
   する回転位置測定装置。
10. 【請求項１０】 前記赤外発光層は、前記スケール部の
    ピッチ毎にそれぞれ異なるビット信号を構成している請
    求項９記載の回転位置測定装置。