特許 6355992 距離測定装置及び距離測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6355992

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】距離測定装置及び距離測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/04 20060101AFI20180702BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/04

【請求項の数】8

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-139215(P2014-139215)

(22)【出願日】2014年7月5日

(65)【公開番号】特開2016-17780(P2016-17780A)

(43)【公開日】2016年2月1日

【審査請求日】2017年1月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】高梨 陵

(72)【発明者】

【氏名】関本 倫裕

(72)【発明者】

【氏名】木村 浩章

(72)【発明者】

【氏名】増田 光

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００２８６７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−１８３１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０８６６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３８６０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００ − ５／３０

Ｇ０１Ｂ １１／００ − １１／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００ − ２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物の平行な２つの面の間の距離を測定する距離測定装置であって、
前記被測定物を載置して回転する回転テーブルと、
前記被測定物に接触させるための測定子と、
前記測定子の変位を検出する検出器と、
前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、
を備え、
前記測定子を前記面の一方に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位と、前記測定子を前記面の他方に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位との差の最小値から、前記測定子の直径を差し引くことにより、前記２つの面の間の距離を測定する距離測定装置。

【請求項2】

平行な２つの面間の距離が既知の値Ｌ１である第１部材を更に備え、
前記被測定物と接触する前記測定子の先端部は、球形状を成し、
前記第１部材の距離が既知の値Ｌ１である平行２面間の距離を測定することにより、前記先端部の球の直径を校正する請求項１に記載の距離測定装置。

【請求項3】

平行な２つの面間の距離が既知の値Ｌ１である第１部材と、
平行な２つの面間の距離がＬ１とは異なる既知の値Ｌ２である第２部材と、
を更に備え、
前記第１部材の距離が既知の値Ｌ１である平行２面間の距離と、前記第２部材の距離が既知の値Ｌ２である平行２面間の距離とを測定することにより、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する請求項１または２に記載の距離測定装置。

【請求項4】

被測定物を載置して回転する回転テーブルと、
被測定物に接触させるための測定子と、
測定子の変位を検出する検出器と、
前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、
を用いて被測定物の平行な２つの面である第１面と第２面との間の距離を測定する距離測定方法であって、
前記測定子を前記第１面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の基準位置からの距離の連続的な変位である第１面変位を測定する第１面測定ステップと、
前記測定子を前記第２面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の前記基準位置からの距離の連続的な変位である第２面変位を測定する第２面測定ステップと、
前記第１面変位と前記第２面変位との差の最小値から前記測定子の直径を差し引くことにより前記第１面と前記第２面との距離を算出するステップとを備えた距離測定方法。

【請求項5】

請求項４に記載の距離測定方法を用いて、球形状である前記測定子の先端部の球の直径を校正する先端球直径校正方法であって、
平行な２面間の距離が既知の値Ｌ１である第１部材の前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定することにより、その測定値と、既知の値Ｌ１とを用いて前記先端部の球の直径を校正する先端球直径校正方法。

【請求項6】

請求項４に記載の距離測定方法を用いて、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する誤差校正方法であって、
平行な２面間の距離が既知の値Ｌ１である第１部材の前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定する第１部材測定ステップと、
平行な２面間の距離がＬ１とは異なる既知の値Ｌ２である第２部材との前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定する第２部材測定ステップと、
を備え、
前記第１部材測定ステップで測定された距離と、前記第２部材測定ステップで測定された距離と、Ｌ１と、Ｌ２と、を用いることにより前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する誤差校正方法。

【請求項7】

請求項１に記載の距離測定装置の母線ズレ量を測定する母線ズレ量測定方法であって、
平行な第１面と第２面との距離が既知の値Ｌ１である第１部材を準備するステップと、
前記測定子を前記第１面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第１面測定ステップと、
前記測定子を前記第２面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第２面測定ステップと、
前記第１面測定ステップで得られたデータと前記第２面測定ステップとで得られたデータの差分をもとめる差分算出ステップと、
を備え、
前記第１面測定ステップと、前記第２面測定ステップと、前記差分算出ステップと、で得られたデータから母線ズレ量Ｙを求める母線ズレ量測定方法。

【請求項8】

請求項１に記載の距離測定装置を用いて、平面視円盤状であってオリフラを有する円盤状部材の中心−オリフラ距離を求める中心−オリフラ距離測定方法であって、
前記測定子を前記円盤状部材の一方の端部の平面視曲線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第１測定ステップと、
前記測定子を直線的に移動させて前記円盤状部材の他方の端部の平面視直線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第２測定ステップと、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記円盤状部材の前記他方の端部が平面視曲線部分になるようにして、その曲線部分に前記測定子を接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第３測定ステップと、
を備え、
前記第１測定ステップと、前記第２測定ステップと、前記第３測定ステップとで得られたデータから前記円盤状部材の中心−オリフラ距離を求める中心−オリフラ距離測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

平行な２面を有する部材の平行２面間の距離を測定する装置及び距離測定方法に関し、特に各種校正を行うことも可能な距離測定装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、部材の寸法、特に部材の２面間の距離を測定する装置としては、様々なものが開発されている。このように部材の寸法を測定する装置としては、光を用いて非接触に部材寸法を測定する装置や、部材に測定装置を接触させて機械的に寸法を測定する装置がある。

【0003】

直方体の部材などの、部材の平行２面間の距離を測定する装置として、例えば、特許文献１に記載された寸法測定装置がある。特許文献１には、直方体の下隅部の両側面に当接し互いに直交する２つの側辺部を有し、延在する面が直方体を載置する床面と交叉する線分を前記下隅部の頂部に接すると共に該線分が前記２つの側辺部に対して等角度に位置する板体を有し、該板体を鉛直線に対してtanα＝（1/2）^1/2を満足する角度αで前記側辺部に対し外側に傾斜させた第１の測定具と、直方体の上隅部の両側面及び上面にそれぞれ当接し互いに直交する２つの側辺部及び上辺部を有し、前記直方体の上面に沿ってかつこれら２つの側辺部の二等分線に沿って又は平行して繰り出し可能なスケールを有する第２の測定具とから成ることを特徴とする直方体の寸法測定装置が記載されている。

【0004】

これにより、簡単で安価な機構で構成されているにも拘らず、直方体状の物体の幅Ｗ、奥行Ｄ、高さＨの総和を人手による何らの計算を要することなく、実質上単一の測定操作のみで直読でき、例えば輸送業務の合理化と効率化に寄与することが極めて大きいとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平６−８７００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示されているような従来の測定装置では、直方体等の平行２面を有する部材の平行２面間の距離を高精度に測定することができないという問題があった。
また、従来の測定装置では、温度変化により発生する測定装置の誤差等の様々な誤差を校正することが容易にはできないという問題があった。

【0007】

更に、従来の光を用いた非接触の測定装置は、装置自体が大変高価であり、校正も容易には行うことができないという問題があった。
本発明は、係る実情を鑑み、部材の平行２面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定可能であり、更に種々の校正も容易にできる距離測定装置及び距離測定方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の課題は、下記の各発明によって解決することができる。即ち、本発明の距離測定装置は、被測定物の平行な２つの面の間の距離を測定する距離測定装置であって、前記被測定物を載置して回転する回転テーブルと、前記被測定物に接触させるための測定子と、前記測定子の変位を検出する検出器と、前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、を備え、前記測定子を前記面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を前記２つの面において測定し、前記測定子を前記２つの面間で移動させたときに前記リニアスケールが示す前記移動量を測定することにより前記２つの面の間の距離を測定することを主要な特徴としている。
これにより、部材の平行２面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定することができる。

【0009】

また、本発明の距離測定装置は、平行な２つの面間の距離が既知の値Ｌ_１である第１部材を更に備え、前記被測定物と接触する前記測定子の先端部は、球形状を成し、前記第１部材の距離が既知の値Ｌ_１である平行２面間の距離を測定することにより、前記先端部の球の直径を校正することを主要な特徴としている。
これにより、測定子の先端部の球の直径を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。

【0010】

更に、本発明の距離測定装置は、平行な２つの面間の距離が既知の値Ｌ_１である第１部材と、平行な２つの面間の距離がＬ_１とは異なる既知の値Ｌ_２である第２部材と、を更に備え、前記第１部材の距離が既知の値Ｌ_１である平行２面間の距離と、前記第２部材の距離が既知の値Ｌ_２である平行２面間の距離とを測定することにより、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正することを主要な特徴としている。
これにより、例えば温度によるリニアスケールの伸縮等の測定距離に比例する誤差を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。

【0011】

更にまた、本発明の距離測定方法は、被測定物を載置して回転する回転テーブルと、被測定物に接触させるための測定子と、測定子の変位を検出する検出器と、前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、を用いて被測定物の平行な２つの面である第１面と第２面との間の距離を測定する距離測定方法であって、前記測定子を前記第１面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第１面測定ステップと、前記測定子を前記第２面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第２面測定ステップと、前記測定子を前記第１面から前記第２面に移動させたときの前記リニアスケールが示す前記測定子の移動量を測定する移動量測定ステップと、前記第１面測定ステップで得られた変位と、前記第２面測定ステップで得られた変位と、前記移動量測定ステップで測定された前記移動量と、に基づいて前記第１面と前記第２面との距離を算出するステップとを備えたことを主要な特徴としている。
これにより、部材の平行２面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定することができる。

【0012】

また、本発明の距離測定方法は、上記距離測定方法を用いて、球形状である前記測定子の先端部の球の直径を校正する先端球直径校正方法であって、平行な２面間の距離が既知の値Ｌ_１である第１部材の前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定することにより、その測定値と、既知の値Ｌ_１とを用いて前記先端部の球の直径を校正することを主要な特徴としている。
これにより、測定子の先端部の球の直径を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。

【0013】

更に、本発明の距離測定方法は、上記距離測定方法を用いて、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する誤差校正方法であって、平行な２面間の距離が既知の値Ｌ_１である第１部材の前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定する第１部材測定ステップと、平行な２面間の距離がＬ_１とは異なる既知の値Ｌ_２である第２部材との前記平行な２面間の距離を前記距離測定方法で測定する第２部材測定ステップと、を備え、前記第１部材測定ステップで測定された距離と、前記第２部材測定ステップで測定された距離と、Ｌ_１と、Ｌ_２と、を用いることにより前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正することを主要な特徴としている。
これにより、例えば温度によるリニアスケールの伸縮等の測定距離に比例する誤差を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。

【0014】

更にまた、本発明の距離測定方法は、上記距離測定装置の母線ズレ量を測定する母線ズレ量測定方法であって、平行な第１面と第２面との距離が既知の値Ｌ_１である第１部材を準備するステップと、前記測定子を前記第１面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第１面測定ステップと、前記測定子を前記第２面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第２面測定ステップと、前記第１面測定ステップで得られたデータと前記第２面測定ステップとで得られたデータの差分をもとめる差分算出ステップと、を備え、前記第１面測定ステップと、前記第２面測定ステップと、前記差分算出ステップと、で得られたデータから母線ズレ量Ｙを求めることを主要な特徴としている。
これにより、母線ズレ量を容易に求めることができるので、距離測定装置の測定子と回転テーブルの中心のズレを容易に修正することができる。

【0015】

また、本発明の距離測定方法は、上記距離測定装置を用いて、平面視円盤状であってオリフラを有する円盤状部材の中心−オリフラ距離を求める中心−オリフラ距離測定方法であって、前記測定子を前記円盤状部材の一方の端部の平面視曲線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第１測定ステップと、前記測定子を直線的に移動させて前記円盤状部材の他方の端部の平面視直線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第２測定ステップと、前記回転テーブルを回転させることにより、前記円盤状部材の前記他方の端部が平面視曲線部分になるようにして、その曲線部分に前記測定子を接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第３測定ステップと、を備え、前記第１測定ステップと、前記第２測定ステップと、前記第３測定ステップとで得られたデータから前記円盤状部材の中心−オリフラ距離を求めることを主要な特徴としている。
これにより、円盤状部材の中心−オリフラ距離を容易に求めることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の距離測定装置は、部材の平行２面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の距離測定装置の斜視図である。

【図2】本発明の距離測定装置の斜視図である。

【図3】被測定物を回転させながらの測定子の変位測定を説明する説明図である。

【図4】被測定物の左端面を測定したときの測定子の変位を示した図である。

【図5】被測定物の右端面を測定したときの測定子の変位を示した図である。

【図6】図５のグラフと図４のグラフの差を示すグラフである。

【図7】２つの球状部の中心と回転テーブルの回転中心Ｃとが同一直線上に無い場合において、被測定物を回転させながらの測定子の変位測定を説明する説明図である。

【図8】被測定物の左端面を測定したときの測定子の変位を示した図である。

【図9】被測定物の右端面を測定したときの測定子の変位を示した図である。

【図10】図９のグラフと図８のグラフの差を示すグラフである。

【図11】２つの平行面間距離が異なる２つの被測定物と球状部とを上から見たときの概略図である。

【図12】被測定物を回転させながらの測定子の変位測定を説明する説明図である。

【図13】被測定物を回転させながらの測定子の変位測定を説明する説明図である。

【図14】被測定物の回転角度と、基準位置Ｐから球状部の中心までの距離の変化を示すグラフである。

【図15】オリフラ付き円盤状部材の中心からオリフラまでの距離測定の説明図である。

【図16】被測定物を回転させたときの基準位置Ｐから球状部の中心までの距離の変位を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。

【0019】

＜構成＞
本発明の好適な実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の好適な実施形態である距離測定装置の斜視図である。本発明の距離測定装置は、平行な２面を有する被測定物１８を載置して回転する回転テーブル１０と、被測定物１８に接触させるための測定子１２と、測定子１２の変位を検出する検出器１４と、測定子１２を直線方向に移動させ、その測定子１２の移動量を測定可能なリニアスケール（不図示）を有するアーム１６と、を主に備えて構成される。

【0020】

回転テーブル１０は、土台であるベース２０上に設置されることができる。回転テーブル１０は、モータ（不図示）を用いて回転されるように構成されても良いし、手動で回転されるように構成されても良い。測定子１２は、棒状の部材で形成されており、その先端には球状の球状部１２ａが形成されていることが好ましい。

【0021】

検出器１４は、測定子１２が脱着自在に装着され、測定子１２の変位（測定子１２の長手方向に垂直な方向の変位）を検出して電気信号として出力する。アーム１６は、ベース２０に垂直に立設されている柱２２に設置されることができる。アーム１６は、その一方の端部で検出器１４を把持し、柱２２との接続部でスライドすることにより、検出器１４を水平面に平行な直線方向に移動可能としている。また、アーム１６には、アーム１６の直線方向のスライド距離を計測するリニアスケール（不図示）が設置されている。

【0022】

このリニアスケールにより、アーム１６のスライド量の測定ができるので、検出器１４の移動距離（アーム１６のスライド量と同じ）も測定することができる。リニアスケールとしては、光学式、または磁気式のリニアエンコーダを好適に使用することができるがそれらに限定されるものでは無く、検出器１４の移動距離（アーム１６の移動距離でも良い）を測定できるものならば使用することができる。即ち、本発明においてリニアスケールとは、検出器１４の直線移動距離を測定可能な測定手段すべてを範囲に含む。

【0023】

本発明において測定するのは、主に平行な２面間の距離である。よって、平行な２面を有するものが測定対象物になる。図１においては、被測定物１８として、直方体であるブロックゲージを図示している。
ベース２０は、回転テーブル１０と、柱２２と、アーム１６とを上面に設置して保持するための土台であり、箱形形状を成し、剛性のある部材で形成され、ある程度重量を有することが望ましい。

【0024】

柱２２は、ベース２０上に立設された棒状の部材であり、アーム１６を保持するものである。柱２２は、アーム１６を上下方向にスライド可能とし、上下方向の任意の位置でアーム１６を保持固定することができる。

【0025】

＜測定方法＞
次に、本発明の測定装置を用いた平行２面間距離の測定方法について説明する。最初に、図１、図２を参照して説明する。図１、図２ともに本発明の距離測定装置の斜視図であるが、図１は、被測定物１８の平行２面のうちの右側端面に測定子１２を接触させている図であり、図２は、被測定物１８の平行２面のうちの左側端面に測定子１２を接触させている図である。

【0026】

図１に示すように、被測定物１８の２つの平行な面の内の一方の面（図１においては右端面）に測定子１２を接触させる。次に、測定子１２を面に接触させた状態のまま回転テーブル１０を時計方向に少し回転させ、そのときの測定子１２の変位を検出器１４によって連続的に測定する。

【0027】

同様に、測定子１２を面に接触させた状態のまま回転テーブル１０を今度は反時計方向に少し回転させ、そのときの測定子１２の直線方向の変位（アーム１６のスライド方向と平行な直線方向）を検出器１４によって連続的に測定する。
次に、アーム１６をスライドさせることにより、被測定物の右端面に接触していた測定子１２を被測定物１８の左端面に接触させる。この状態を示したのが図２である。

【0028】

右端面で行ったのと同様に、測定子１２を左端面に接触させた状態のまま回転テーブル１０を時計方向に少し回転させ、そのときの測定子１２の直線方向の変位（アーム１６のスライド方向と平行な直線方向）を検出器１４によって連続的に測定する。更に、測定子１２を左端面に接触させた状態のまま回転テーブル１０を今度は反時計方向に少し回転させ、そのときの測定子１２の変位を検出器１４によって連続的に測定する。

【0029】

［２つの球状部１２ａの中心を結ぶ直線上に回転中心Ｃがある場合］
以下において「２つの球状部１２ａの中心を結ぶ直線」という旨の表現が出てきた場合は、球状部１２ａを被測定物１８の左端面に移動させたときのその球状部１２ａの中心と、被測定物１８の右端面に移動させたときの球状部１２ａの中心とを結ぶ直線という意味である。

【0030】

図３を参照して更に詳細に説明する。図３は、被測定物１８を回転させながらの測定子１２の変位測定を説明する説明図である。図３に示されている（ａ）〜（ｅ）の図は、図１の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。

【0031】

図３において、測定子１２の先端の球状部１２ａが、被測定物１８の左右両面に１つずつ接触しているように表されているが、これは、左端面、右端面それぞれの測定を１つの図に表したもので、２つの測定子を用いて左端面、右端面を同時に測定することに限定しているものでは無い。

【0032】

もちろん、図に示すように、２つの測定子を用いて平行な２つの端面を同時に測定しても良い。その場合は、リニアスケールは、２つの測定子の移動量から２つの測定子間の距離が測定できるように構成されることになる。

【0033】

図３で示される図は、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上にある場合を示しており、以下の説明は、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上にある場合についての説明である。以下において、被測定物１８の回転は、常に回転中心Ｃを中心として回転する。

【0034】

図３（ｃ）に示すように、測定子１２を移動させることにより、測定子１２の先端の球状部１２ａを被測定物１８の平行２面のうちの左端面に接触させる。このとき、リニアスケール（不図示）により、図３に示す基準位置Ｐからの距離ＲＢを測定する。以下、被測定物１８の左端面の測定について説明する。次に、図３（ｂ）、（ａ）に示すように、回転テーブル１０を反時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位（２つの球状部１２ａの中心間を結んだ直線上の移動距離）を連続的に測定する。

【0035】

今度は、図３（ｃ）の状態から回転テーブル１０を時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位（２つの球状部１２ａの中心間を結んだ直線上の移動距離）を連続的に測定する。その測定結果を示したのが、図４である。図４は、被測定物１８の左端面を測定したときの測定子１２の変位を示した図である。

【0036】

図４において、測定子１２の変位は、ＲＢ＋Ｂｉで表されている。ＲＢとは、図３において示されるように、基準位置Ｐから図３（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心までの距離を表す。Ｂｉとは、図３（ｃ）の状態からの球状部１２ａの変位を示している。

【0037】

図４は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が基準位置Ｐ（図３参照）から球状部１２ａの中心までの距離を示すグラフである。図４と図３とを参照して、図３に示す基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図３（ｃ）で示される状態、即ち、球状部１２ａが被測定物１８の左端面側に位置するときの球状部１２ａの中心と右端面側に位置するときの球状部１２ａの中心とを結ぶ直線と、被測定物１８の左端面（または右端面）とが垂直になる状態のときに最大となる（図４の曲線の最大値）。

【0038】

この図３（ｃ）の状態から回転テーブル１０の回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させることにより、図３（ｂ）、（ａ）または図３（ｄ）、（ｅ）の状態になる。このとき、球状部１２ａは、被測定物１８の左端面によって左側に押されて変位する。即ち、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離が小さくなってゆく。このため、図４に示すように上に凸のグラフが得られる。

【0039】

次に、被測定物１８の右端面の測定について説明する。図３（ｃ）に示すように、測定子１２を移動させることにより、測定子１２の先端の球状部１２ａを被測定物１８の平行２面のうちの右端面に接触させる。このとき、リニアスケール（不図示）により、図３に示す基準位置Ｐからの距離ＲＡを測定する。次に、図３（ｂ）、（ａ）に示すように、回転テーブル１０を反時計回りに回転させることにより、Ｃを中心として被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位を連続的に測定する。

【0040】

今度は、図３（ｃ）の状態から回転テーブル１０を、Ｃを中心として時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位を連続的に測定する。その測定結果を示したのが、図５である。図５は、被測定物１８の右端面を測定したときの測定子１２の変位を示した図である。

【0041】

図５において、測定子１２の変位は、ＲＡ＋Ａｉで表されている。ＲＡとは、図３において示されるように、基準位置Ｐから図３（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心までの距離を表す。Ａｉとは、図３（ｃ）の状態からの球状部１２ａの変位を示している。

【0042】

図５は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が基準位置Ｐ（図３参照）から球状部１２ａの中心までの距離を示すグラフである。図５と図３とを参照して、図３に示す基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図３（ｃ）で示される状態、即ち、球状部１２ａが被測定物１８の左端面に位置するときの球状部１２ａの中心と、右端面に位置するときの球状部１２ａの中心とを結ぶ直線と、被測定物１８の左端面（または右端面）とが垂直になる状態のときに最小となる（図５の曲線の最小値）。

【0043】

この図３（ｃ）の状態から回転テーブル１０の回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させることにより、図３（ｂ）、（ａ）または図３（ｄ）、（ｅ）の状態になる。このとき球状部１２ａは、被測定物１８の右端面によって右側に押されて変位する。即ち、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離が大きくなってゆく。このため、図５に示すように下に凸のグラフが得られる。

【0044】

次に、図５のグラフと図４のグラフの差を求める。このようにして求めたグラフが図６である。図６は、図５のグラフと図４のグラフの差を示すグラフである。図６は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］を示す。図６のグラフは、被測定物１８の各回転角度における右端面側の球状部１２ａの中心と、左端面側の球状部１２ａの中心との距離を示している。即ち、図６のグラフは、図３（ａ）〜（ｅ）における、２つの球状部１２ａ間の距離を示している。

【0045】

図６の［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］のグラフの最小値が、図３（Ｃ）の状態での２つの球状部１２ａの中心間の距離となるので、この最小値が被測定物１８の平行な２面（右端面と左端面）間の距離と球状部１２ａの直径との和となる。よって、被測定物１８の平行な２面間の距離Ｌは、［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］の最小値をＭｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］とし、球状部１２ａの直径をｄとすると、
Ｌ＝Ｍｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］−ｄ
で求めることができる。

【0046】

上記においては、球状部１２ａを被測定物１８の端面に接触させるときに、最初に図３（ｃ）の状態で接触させ、それから被測定物１８を回転させる順番に説明したが、これに限定されるものでは無く、最初に図３（ａ）から（ｅ）の状態はもちろんのこと、どの状態から始めても図４、図５、図６のグラフを得ることができ、同じ結果を得ることができる。

【0047】

次に、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上に無い場合について説明する。図７を参照して説明する。図７は、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上に無い場合において、被測定物１８を回転させながらの測定子１２の変位測定を説明する説明図である。図７に示されている（ａ）〜（ｅ）の図は、図１の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。

【0048】

図７において、図３と同様に、測定子１２の先端の球状部１２ａが、被測定物１８の左右両面に１つずつ接触しているように表されているが、これは、左端面、右端面それぞれの測定を１つの図に表したもので、２つの測定子を用いて左端面、右端面を同時に測定することに限定しているものでは無い。

【0049】

もちろん、図に示すように、２つの測定子を用いて平行な２つの端面を同時に測定しても良い。その場合は、リニアスケールは、２つの測定子の移動量から２つの測定子間の距離が測定できるように構成されることになる。

【0050】

図７で示される図は、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上に無い場合を示しており、以下の説明は、２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上にない場合についての説明である。以下において、被測定物１８の回転は、常に回転中心Ｃを中心として回転する。

【0051】

図７（ｃ）に示すように、測定子１２を移動させることにより、測定子１２の先端の球状部１２ａを被測定物１８の平行２面のうちの左端面に接触させる。このとき、リニアスケール（不図示）により、図７に示す基準位置Ｐからの距離ＲＢを測定する。ここで図７（ｃ）の全体の位置関係は、球状部１２ａが被測定物１８の左端面側に位置するときの球状部１２ａの中心と右端面側に位置するときの球状部１２ａの中心とを結ぶ直線と、被測定物１８の左端面（または右端面）とが垂直になる位置関係である。以下、被測定物１８の左端面の測定について説明する。次に、図７（ｂ）、（ａ）に示すように、回転テーブル１０を反時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位を連続的に測定する。

【0052】

今度は、図７（ｃ）の状態から回転テーブル１０を時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位（２つの球状部１２ａの中心間を結んだ直線上の移動距離）を連続的に測定する。このとき図３の場合（２つの球状部１２ａの中心と回転テーブル１０の回転中心Ｃとが同一直線上にある場合）と異なるのは、図７（ｄ）に示すように球状部１２ａが、図７（ｃ）の位置よりも右側に移動する場合があることである。

【0053】

これらの測定結果を示したのが、図８である。図８は、被測定物１８の左端面を測定したときの測定子１２の変位を示した図である。図８において、測定子１２の変位は、ＲＢ＋Ｂｉで表されている。ＲＢとは、図３と同様に、図７において示されるように、基準位置Ｐから図７（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心までの距離を表す。Ｂｉとは、図７（ｃ）の状態からの球状部１２ａの変位を示している。

【0054】

図８は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が基準位置Ｐ（図７参照）から球状部１２ａの中心までの距離を示すグラフである。図８と図７とを参照して、図７に示す基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図７（ｄ）で示される状態、即ち、球状部１２ａが図７（ｃ）の位置よりも右側に移動した位置で最大となる。

【0055】

この図７（ｃ）の状態から回転テーブル１０の回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させることにより、図７（ｂ）、（ａ）または図７（ｄ）、（ｅ）の状態になる。図７（ｂ）、（ａ）の場合は、球状部１２ａは、被測定物１８の左端面によって左側に押されて変位する。即ち、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離が小さくなってゆく。

【0056】

図７（ｄ）、（ｅ）の場合は、被測定物１８の左端面（端面のうち球状部１２ａと接触している部分）が、回転と共に右側に移動するので、常に端面の方向に付勢されている球状部１２ａも右側に移動する。図７（ｄ）のときに、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は最大になり、被測定物１８が更に回転することにより、被測定物１８の左端面に押されて球状部１２ａは、図７（ｅ）に示すように左側に移動を始め、最終的には、図７（ｃ）の位置よりも左側に移動する（不図示）。

【0057】

このような球状部１２ａの移動に伴う基準位置Ｐから球状部１２ａの中心位置の距離の変動を示したのが図８である。図８において、記号αで示したところが図７（ｃ）の状態のときの基準位置Ｐからの球状部１２ａの中心までの距離である。図４の極大値は、図３（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心の基準位置Ｐからの距離を示していたが、図７のように２つの球状部１２ａの中心間を結ぶ直線上に回転中心Ｃが無い場合は、図７（ｃ）の状態のときに図８のグラフにおいて極大値となるわけでは無い。

【0058】

次に、被測定物１８の右端面の測定について説明する。図７（ｃ）に示すように、測定子１２を移動させることにより、測定子１２の先端の球状部１２ａを被測定物１８の平行２面のうちの右端面に接触させる。このとき、リニアスケール（不図示）により、図７に示す基準位置Ｐからの距離ＲＡを測定する。次に、図７（ｂ）、（ａ）に示すように、回転テーブル１０を反時計回りに回転させることにより、Ｃを中心として被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位（２つの球状部１２ａの中心間を結んだ直線上の移動距離）を連続的に測定する。

【0059】

今度は、図７（ｃ）の状態から回転テーブル１０を、Ｃを中心として時計回りに回転させることにより、被測定物１８を回転させながら、球状部１２ａの変位（２つの球状部１２ａの中心間を結んだ直線上の移動距離）を連続的に測定する。その測定結果を示したのが、図９である。図９は、被測定物１８の右端面を測定したときの測定子１２の変位を示した図である。

【0060】

図９において、測定子１２の変位は、ＲＡ＋Ａｉで表されている。ＲＡとは、図７において示されるように、基準位置Ｐから図７（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心までの距離を表す。Ａｉとは、図７（ｃ）の状態からの球状部１２ａの変位を示している。

【0061】

図９は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が基準位置Ｐ（図７参照）から球状部１２ａの中心までの距離を示すグラフである。図９と図７とを参照して、図７に示す基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図７（ｂ）で示される状態、即ち、球状部１２ａが図７（ｃ）の位置よりも左側に移動した位置で最小となる。

【0062】

この図７（ｃ）の状態から回転テーブル１０の回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させることにより、図７（ｂ）、（ａ）または図７（ｄ）、（ｅ）の状態になる。図７（ｄ）、（ｅ）の場合は、球状部１２ａは、被測定物１８の右端面によって右側に押されて変位する。即ち、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離が大きくなってゆく。

【0063】

図７（ｂ）の場合は、被測定物１８の右端面（端面のうち球状部１２ａと接触している部分）が、回転と共に左側に移動するので、常に端面の方向に付勢されている球状部１２ａも左側に移動する。図７（ｂ）のときに、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は最小になり、被測定物１８が更に回転することにより、被測定物１８の右端面に押されて球状部１２ａは、右側に移動を始め、最終的には、図７（ａ）に示すように、図７（ｃ）の位置よりも右側に移動する。

【0064】

このような球状部１２ａの移動に伴う基準位置Ｐから球状部１２ａの中心位置の距離の変動を示したのが図９である。図９において、記号βで示したところが図７（ｃ）の状態のときの基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離である。図５の極小値は、図３（ｃ）の状態のときの球状部１２ａの中心の基準位置Ｐからの距離を示していたが、図７のように２つの球状部１２ａの中心間を結ぶ直線上に回転中心Ｃが無い場合は、図７（ｃ）の状態のときに図９のグラフにおいて極小値となるわけでは無い。

【0065】

この図７（ｃ）の状態から回転テーブル１０の回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させることにより、図７（ｂ）、（ａ）または図７（ｄ）、（ｅ）の状態になる。図７（ｃ）から、図７（ｂ），（ａ）に示すように、被測定物１８を反時計回りに回転させると、図９のグラフのβより左側の曲線が示すように、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、だんだん小さくなっていって、極小値を過ぎると距離は大きくなってゆく。

【0066】

また、図７（ｃ）から、図７（ｄ），（ｅ）に示すように、被測定物１８を時計回りに回転させると、図９のグラフのβより右側の曲線が示すように、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、だんだん大きくなっていって、球状部１２ａが被測定物１８の角を過ぎると、突然距離が短くなる。

【0067】

次に、図８のグラフと図９のグラフの差を求める。このようにして求めたグラフが図１０である。図１０は、図９のグラフと図８のグラフの差を示すグラフである。図１０は、横軸が被測定物１８の回転角度を示し、縦軸が［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］を示す。図１０のグラフは、被測定物１８の各回転角度における右端面側の球状部１２ａの中心と、左端面側の球状部１２ａの中心との距離を示している。即ち、図１０のグラフは、図７（ａ）〜（ｅ）における、２つの球状部１２ａの中心間の距離を示している。

【0068】

図１０の［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］のグラフの最小値が、図７（Ｃ）の状態での２つの球状部１２ａの中心間の距離となるので、この最小値が被測定物１８の平行な２面（右端面と左端面）間の距離と球状部１２ａの直径との和となる。よって、被測定物１８の平行な２面間の距離Ｌは、［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］の最小値をＭｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］とし、球状部１２ａの直径をｄとすると、
Ｌ＝Ｍｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］−ｄ
で求めることができる。

【0069】

上記においては、球状部１２ａを被測定物１８の端面に接触させるときに、最初に図７（ｃ）の状態で接触させ、それから被測定物１８を回転させる順番に説明したが、これに限定されるものでは無く、最初に図７（ａ）から（ｅ）の状態はもちろんのこと、どの状態から始めても図８、図９、図１０のグラフを得ることができ、同じ結果を得ることができる。

【0070】

上述したように、２つの球状部１２ａの中心位置を結ぶ直線上に回転中心Ｃがあっても無くても、同じ式である、
Ｌ＝Ｍｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］−ｄ ・・・式１
によって被測定物１８の平行な２面間距離Ｌを求めることができる。

【0071】

＜球状部の校正方法＞
上記測定方法を用いて、球状部１２ａの球の直径を求めることができる。そのために、平行２面を有する被測定物１８として、平行２面間の距離が既知であるもの、例えば、ブロックゲージを用いる。

【0072】

上述した方法によって、平行２面間の距離が既知であるブロックゲージの平行２面間の距離を測定する。式１を変形して、球状部１２ａの直径ｄを求める形にすると以下のようになる。
ｄ＝Ｍｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］−Ｌ ・・・式２

【0073】

式２において、Ｍｉｎ［（ＲＡ＋Ａｉ）−（ＲＢ＋Ｂｉ）］は測定により求めることができ、Ｌ（ブロックゲージの平行２面間の距離）は既知であることから、直径ｄを容易に求めることができる。
このようにして、球状部１２ａの球の直径を求めることができ、校正することもできる。

【0074】

＜リニアスケールの誤差校正方法＞
検出器１４の直線移動距離を測定するリニアスケールの誤差の校正方法について説明する。以下に説明する誤差の校正方法は、測定位置が距離に比例する誤差についての校正方法であり、このような誤差としては、温度変化によるリニアスケールの伸縮等がある。

【0075】

図１１を参照して説明する。図１１は、２つの平行面間距離が異なる２つの被測定物１８と球状部１２ａとを上から見たときの概略図である。図３，図７と同様に、図１１において、測定子１２の先端の球状部１２ａが、被測定物１８の左右両面に１つずつ接触しているように表されているが、これは、左端面、右端面それぞれの測定の様子を１つの図に表したもので、２つの測定子を用いて左端面、右端面を同時に測定することに限定しているものでは無い。
しかしながら、やはり上述したように２つの測定子を用いて平行な２つの端面を同時に測定しても良いことは言うまでも無い。

【0076】

図１１（ａ）、（ｂ）は、アーム１６（図１）のスライドによる検出器１４（図１）の直線移動方向である、被測定物１１の左右両側に記載された２つの球状部１２ａの中心位置を結んだ直線と、被測定物１８の左端面（及び右端面）とが垂直の場合（垂直となるような回転テーブル１０の回転角度）を示している。このような位置関係の状態を図１１に示す状態と称する。

【0077】

ここで誤差比率Ｅは、（例えば温度変化による）リニアスケールの長さの伸縮率であり、その値は１に近い値であるとする。このとき、リニアスケールによって測定される距離である、測定子１２を被測定物１８の左右端面間で移動させる距離、即ち、（球状部１２ａを有する測定子１２が装着された）検出器１４の移動距離は、基準位置Ｐから被測定物１８の右端面、左端面に接触している球状部１２ａの中心までの距離をＲＡ、ＲＢとすると（ＲＡ−ＲＢ）×Ｅとなる。

【0078】

すると、Ａｉ、Ｂｉを図１１の状態から被測定物１８を回転させたときの球状部１２ａの変位とすると、被測定物１８の平行２面間の距離Ｌは、以下のようになる。
Ｌ＝Ｍｉｎ［（ＲＡ×Ｅ＋Ａｉ）−（ＲＢ×Ｅ＋Ｂｉ）］
＝（ＲＡ−ＲＢ）×Ｅ＋Ｍｉｎ（Ａｉ−Ｂｉ）
ここで、検出器１４の移動距離である（ＲＡ−ＲＢ）よりもＭｉｎ（Ａｉ−Ｂｉ）の方が十分に小さいとき（例えば、ＲＡ−ＲＢ＝５０ｍｍ、Ｍｉｎ（Ａｉ−Ｂｉ）＝０．０００１ｍｍのとき等）は、以下のように考えることができる。
（ＲＡ―ＲＢ）×Ｅ＋Ｍｉｎ（Ａｉ−Ｂｉ）
＝Ｍｉｎ［（ＲＡ−ＲＢ）＋（Ａｉ−Ｂｉ）］×Ｅ

【0079】

以上の考えに基づいて、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、平行２面間の距離の異なる２つの被測定物１８について平行２面間の距離Ｌ１、Ｌ２を測定する。図１１に示す状態のときの２つの球状部１２ａの中心間距離をＳ１、Ｓ２、誤差を考慮していない２つの球状部１２ａの中心間距離をＳ１'、Ｓ２'（Ｓ１＝Ｓ１'×Ｅ、Ｓ２＝Ｓ２'×Ｅ）とする。すると以下のようになる。

【0080】

Ｌ１＝Ｍｉｎ［（ＲＡ１×Ｅ＋Ａ_１ｉ）−（ＲＢ１×Ｅ＋Ｂ_１ｉ）］−ｄ
＝Ｍｉｎ［（ＲＡ１−ＲＢ１）＋（Ａ_１ｉ−Ｂ_１ｉ）］×Ｅ−ｄ
＝Ｓ１'×Ｅ−ｄ
式３

【0081】

Ｌ２＝Ｍｉｎ［（ＲＡ２×Ｅ＋Ａ_２ｉ）−（ＲＢ２×Ｅ＋Ｂ_２ｉ）］−ｄ
＝Ｍｉｎ［（ＲＡ２−ＲＢ２）＋（Ａ_２ｉ−Ｂ_２ｉ）］×Ｅ−ｄ
＝Ｓ２'×Ｅ−ｄ
式４

【0082】

上記、式３、式４より、測長位置の距離に対する誤差比率Ｅは、以下のようになる。
Ｅ＝（Ｌ１−Ｌ２）／（Ｓ１'−Ｓ２'）
式５

【0083】

このように本発明の測定方法を用いることにより、測長位置の距離に対する誤差比率Ｅを求めることができる。誤差比率Ｅを求めることにより、リニアスケールでの測長結果を校正することが可能になる。

【0084】

＜母線ズレ量測定＞
次に母線ズレ量の測定方法について説明する。図１２は、被測定物１８を回転させながらの測定子１２の変位測定を説明する説明図である。図１２に示されている（ａ）〜（ｄ）の図は、図１の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。

【0085】

ここで母線とは、被測定物１８の回転中心Ｃ（即ち、回転テーブル１０の回転中心）を通り、球状部１２ａの移動方向（球状部１２ａの変位の方向でもあり、アームのスライドにより移動する方向でもある）に平行な線のことを言う。本発明の距離測定装置は、球状部１２ａの中心を母線が通るようにセッティングされるが、母線と球状部１２ａの中心とがわずかにずれる場合がある。本発明においては、このずれ（母線ズレ）量（距離Ｙ）を測定することができる。

【0086】

図１２（ｃ）の状態での回転テーブルの（即ち、被測定物１８の）回転角度を０°とする。その状態から反時計回りに被測定物１８を回転させてゆくと、母線ズレがあるために、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図１２（ｂ）に示すように、いったん小さくなり、更に被測定物１８を回転させてゆくと今度は、大きくなる。

【0087】

この様子をグラフで示したのが図１４の記号Ｊ１で示されるグラフである。図１４は、被測定物１８の回転角度と、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離の変化を示すグラフである。図１４の記号Ｊ１のグラフにおいて、ａ，ｂ，ｃ，ｄと付されているポイントは、それぞれ、図１２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の図の時の被測定物１８の回転角度に対応する。また、図１２の球状部１２ａの近辺に記号１２ａ'で示されている点線で描かれている図形は、０°のときの球状部１２ａの位置を示す。

【0088】

図１２と図１４とを参照して、図１２（ｃ）で示す被測定物１８の回転角度のとき（球状部１２ａが接触している被測定物１８の面と母線とが垂直になる回転角度のときで、このときの角度を０°とする）の球状部１２ａの中心と基準位置Ｐからの距離（以後単に球状部１２ａの距離と称する場合もある）は、上述したように、図１２（ｃ）の回転位置から反時計回りに被測定物１８が回転することにより、母線ズレ（距離Ｙ）があるために球状部１２ａの距離は、小さくなって図１２（ｂ）の回転角度（図１４のｂのポイント）で最小になる。

【0089】

そこから被測定物１８が更に反時計回りに回転することにより、今度は、球状部１２ａの距離は大きくなり、図１２(ａ)の回転角度（図１４のａのポイント）では、図１２（ｃ）のときよりも球状部１２ａの距離は大きくなる。
次に、回転角度０°から被測定物１８を時計方向に回転させると、図１２（ｄ）に示すように（図１４のｄのポイント）球状部１２ａの距離は、回転角度０°のときよりも大きくなる。

【0090】

図１２においては、球状部１２ａを被測定物１８の右側端面に接触させて測定した場合について説明したが、次に図１３を参照して、球状部１２ａを被測定物１８の左側端面に接触させて測定した場合について説明する。図１３は、被測定物１８を回転させながらの測定子１２の変位測定を説明する説明図である。図１３に示されている（ｇ）〜（ｊ）の図は、図１の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。

【0091】

図１３（ｈ）の状態での回転テーブルの（即ち、被測定物１８の）回転角度を０°とする。その状態から時計回りに被測定物１８を回転させてゆくと、母線ズレがあるために、基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離は、図１３（ｉ）に示すように、いったん大きくなる方に変化し、更に被測定物１８を回転させてゆくと今度は小さくなる方に変化してゆく。

【0092】

この様子をグラフで示したのが図１４の記号Ｊ２で示されるグラフである。図１４の記号Ｊ２のグラフにおいて、ｇ，ｈ，ｉ，ｊと付されているポイントは、それぞれ、図１３の（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）の図の時の被測定物１８の回転角度に対応する。また、図１３の球状部１２ａの近辺に記号１２ａ''で示される点線で描かれている図形は、０°のときの球状部１２ａの位置を示す。

【0093】

図１３と図１４とを参照して、図１３（ｈ）で示す被測定物１８の回転角度のとき（球状部１２ａが接触している被測定物１８の面と母線とが垂直になる回転角度のときで、このときの角度を０°とする）の球状部１２ａの中心と基準位置Ｐからの距離（以後単に球状部１２ａの距離と称する場合もある）は、図１３（ｈ）の回転位置から時計回りに被測定物１８が回転することにより、母線ズレ（距離Ｙ）があるために、球状部１２ａの距離は、大きくなって図１３（ｉ）の回転角度（図１４のｉのポイント）で最大になる。

【0094】

そこから被測定物１８が更に時計回りに回転することにより、今度は、図１３（ｊ）（図１４のｊのポイント）に示すように、球状部１２ａの距離はだんだん小さくなり、図１４の記号Ｊ２のグラフのｊのポイントより右側に示されるように、それ以降も球状部１２ａの距離は小さくなる。
次に、回転角度０°（図１３（ｈ））から被測定物１８を反時計方向に回転させると、図１３（ｇ）に示すように（図１４のｇのポイント）、球状部１２ａの距離は、回転角度０°のときよりも小さくなる。

【0095】

母線ズレ量と、回転中心Ｃから被測定物１８の右端面までの距離とを求める方法について説明する。図１２（ｂ）を参照して、母線と、回転中心Ｃと球状部１２ａの中心とを結ぶ直線との角度をθ_１としたとき、回転中心Ｃから球状部１２ａの中心までの横方向距離Ｘ１は、sinθ_１が以下の式を満たすときに最小となる。

【0096】

sinθ_１＝Ｙ／（Ｒ＋ｄ／２）
式６
ここで、Ｒは、回転中心Ｃから被測定物１８の右側端面までの距離であり、ｄは、球状部１２ａの直径である。
式６及び、図１２（ｂ）より、Ｘ１の最小値Ｘ１_minは、以下の式によって求めることができる。

【数1】

式７

【0097】

次に、図１３(ｉ)を参照して、母線と、中心Ｃと球状部１２ａの中心とを結ぶ直線との角度をθ_２としたとき、回転中心Ｃから球状部１２ａの中心までの横方向距離Ｘ２は、sinθ_２が以下の式を満たすときに最小となる。

【0098】

sinθ_２＝Ｙ／｛（Ｌ−Ｒ）＋ｄ／２｝
式８
ここで、Ｌは、被測定物１８の平行２面間の距離、即ち、被測定物１８の左端面と右端面との距離なので、Ｌ−Ｒは、回転中心Ｃから被測定物１８の左端面までの距離になる。

【0099】

式７及び図１３（ｉ）より、Ｘ２の最小値Ｘ２_minは、以下の式によって求めることができる。

【数2】

式９

【0100】

以上より、Ｒ、Ｙは、以下の式で求めることができる。

【数3】

式１０

【数4】

式１１

【0101】

ここで、ｄ、Ｌは既知であり、θ_１、θ_２は、実測で求める。θ_１、θ_２は、図１４から求めることができる。図１４を参照して、Ｊ１のグラフからＪ２のグラフを引いた（差分を取った）グラフがＪ３のグラフである。母線ズレがあっても、Ｊ３グラフの最小値が、回転角度０°の位置になる。

【0102】

よって、回転角度０°の位置であるＪ３グラフの最小値からＪ１グラフの最小値までの横軸の範囲がθ_１となり、Ｊ３グラフの最小値からＪ２グラフの最大値までの横軸の範囲がθ_２となる。このようにして、θ_１、θ_２を求めることができる。
このようにして求められたＹを用い、Ｙの値だけ測定子１２の位置をずらすことにより、母線ズレを校正することができる。

【0103】

＜円周上の一部のみが曲線では無く直線になっている部材の測定方法＞
オリフラを有する半導体ウエハのように、平面図において円周上の一部のみが曲線では無く直線になっている部材（以下、一部直線円形部材と称する）の中心からオリフラまでの距離（中心−オリフラ距離と称する）の測定方法について図面を参照して説明する。図１５は、一部直線円形部材３０（オリフラ付き円盤状部材）の中心からオリフラまでの距離測定の説明図である。図１５の（ａ）〜（ｅ）の図は、図１の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。

【0104】

図３，図７と同様に、図１５において、測定子１２の先端の球状部１２ａが、一部直線円形部材３０の左右両側に１つずつ接触しているように表されているが、これは、左側、右側それぞれの測定の様子を１つの図に表したもので、２つの測定子１２を用いて左側、右側を同時に測定することに限定しているものでは無い。
しかしながら、やはり上述したように２つの測定子１２を用いて平行な２つの端面を同時に測定しても良いことは言うまでも無い。

【0105】

一部直線円形部材３０の左側に球状部１２ａを接触させ、回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させたときの球状部１２ａの変位について説明する。図１５（ｃ）は、一部直線円形部材３０の回転角度が、母線ＷとオリフラＢとが垂直になるような場合の角度である時の状態を示している。一部直線円形部材３０の左側に球状部１２ａを接触させ、回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させたときの球状部１２ａの変位を測定すると、図１６のＫ１で示すグラフになる。

【0106】

図１６は、一部直線円形部材３０を回転させたときの基準位置Ｐから球状部１２ａの中心までの距離の変位を示した図である。図１５と図１６のグラフＫ１とを参照して、一部直線円形部材３０を回転させても、図１５(ａ)〜（ｅ）に示すように球状部１２ａは、変位しない（基準位置Ｐから球状部１２ａの中心は、変化しない）。よって、図１６のグラフＫ１に示すような直線のグラフになる。

【0107】

次に、一部直線円形部材３０の右側にあるオリフラＢに球状部１２ａを接触させ、回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させたときの球状部１２ａの変位について説明する。一部直線円形部材３０の右側のオリフラＢに球状部１２ａを接触させ、回転中心Ｃを中心として被測定物１８を回転させたときの球状部１２ａの変位を測定すると、図１６のＫ２で示すグラフになる。

【0108】

図１５（ｃ）の状態から一部直線円形部材３０を反時計方向に回転させると、図１５（ｂ）に示すように、球状部１２ａは左方向に移動し、更に回転させると図１５（ａ）に示すように、球状部１２ａは、今度は右方向に移動する。このときの球状部１２ａの変位を示すグラフが図１６のグラフＫ２である。

【0109】

次に、図１５（ｃ）の状態から一部直線円形部材３０を時計方向に回転させると、球状部１２ａは、図１５（ｄ）に示すように右方向に移動し、更に回転させると球状部１２ａは更に右方向に移動する。図１５（ｅ）の状態では、球状部１２ａは、オリフラＢを超えて、円周部分に位置している。これらのときの球状部１２ａの変位は、図１６のグラフＫ２に示されている。

【0110】

ここで、図１６において記号Ｃで示している回転角度が図１５（ｃ）の状態のときの角度である。図１５（ｃ）の状態から時計回りに回すことにより図１６において角度が増加し、反時計回りに回すことにより角度が減少する。

【0111】

図１５（ｅ）に示すように、左右の球状部１２ａがどちらもオリフラＢではく、曲線上に位置しているときの、左側の球状部１２ａの中心と右側の球状部１２ａの中心間の距離をＳとする。距離Ｓは、基準位置Ｐから右側の球状部１２ａの中心までの距離ＲＡと、左側の球状部１２ａの中心までの距離ＲＢとの差を求めることにより得ることができる。
更に説明すると、左右とも球状部１２ａが、曲線上に位置しているときの測定グラフにおいて、同じ角度のときのＲＡとＲＢの差分を求め平均することによりＳとすることができる。

【0112】

図１５（ａ）に示すように、一部直線円形部材３０の直径をＤとし、一部直線円形部材３０の中心からオリフラＢまでの最短距離をＦとする。また、一部直線円形部材３０を回転させながら球状部１２ａの変位を測定したとき、左側の球状部１２ａの中心と右側の球状部１２ａの中心との距離が一番小さくなったときの値をＳ_minとする。すると、球状部１２ａの中心と一部直線円形部材３０の中心とを結ぶ直線がオリフラＢと垂直に交わるとき、即ち、図１５（ｂ）のときの左右の球状部１２ａの中心間距離がＳ_minになる。また、母線ズレ量をＹとする。

【0113】

以上より、各値を求めると以下のようになる。

【数5】

式１２

【0114】

ここで、Ｄ＞０なので、Ｄを求めると以下のようになる。

【数6】

式１３

【0115】

次にＳ_minを求めると、以下のようになる。

【数7】

式１４

【0116】

ここで、Ｆ＞０なので、

【数8】

式１５
ｄ、Ｙは、既知であり、Ｓ，Ｓ_minは、今まで説明した方法により求める。

【0117】

このように、本発明によれば、母線ズレ量Ｙを求めることができ、Ｙを求めることにより、Ｓ、Ｓ_min、Ｆを求めることができる。

【符号の説明】

【0118】

１０ 回転テーブル
１２ 測定子
１２ａ 球状部
１４ 検出器
１６ アーム
１８ 被測定物
２０ ベース
２２ 柱
３０ 一部直線円形部材
Ｂ オリフラ
Ｃ 回転中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】