JPH0425601Y2 - - Google Patents
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- JPH0425601Y2 JPH0425601Y2 JP13612388U JP13612388U JPH0425601Y2 JP H0425601 Y2 JPH0425601 Y2 JP H0425601Y2 JP 13612388 U JP13612388 U JP 13612388U JP 13612388 U JP13612388 U JP 13612388U JP H0425601 Y2 JPH0425601 Y2 JP H0425601Y2
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Landscapes
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Description
［産業上の利用分野］
本考案は、直角定規に関する。
［従来の技術］
直角定規は各種工作機械の直角度の測定、三次
元測定機の直角度測定、各種XYステージの直角
度測定用に用いられるものである。
例えば、日本工業規格であるJISB7526には直
角定規の細目が取り決められている。そして、こ
のJISB7526で規定されている機械的剛性に優れ
る鋼鉄製直角定規は比較的に低価格であることも
手伝つて広く使用されている。
しかしながら、この鋼鉄製直角定規は熱膨張係
数が大きいことから、直角度が温度変化とともに
容易に変化してしまうことから鋼鉄に代えて、ア
ルミナセラミクス、石等の熱膨張係数が小さい構
成材料を用いる直角定規が各種製造販売されてい
る。
下表に、これら構成材料の物性比較表を示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a right angle ruler. [Prior Art] Square rulers are used for measuring the squareness of various machine tools, for measuring the squareness of three-dimensional measuring machines, and for measuring the squareness of various XY stages. For example, the Japanese Industrial Standard JISB7526 specifies the details of a right angle ruler. The steel square ruler, which has excellent mechanical rigidity and is specified by JISB7526, is widely used, partly because it is relatively inexpensive. However, since this steel square ruler has a large coefficient of thermal expansion, the squareness easily changes with temperature changes, so instead of steel, a constituent material with a small coefficient of thermal expansion, such as alumina ceramics or stone, is used. Various types of right angle rulers are manufactured and sold. The table below shows a comparison table of the physical properties of these constituent materials.
【表】
ここで、単位は熱膨張係数が×10-7／℃、熱伝
導率がKcal／ｍ・ｈ・℃、比重がｇ／cm3、ビツ
カース硬度がKg／mm2、ヤング率が×10-6Kg／cm2
である。
上表からアルミナセラミクス、石の方が鋼より
も、熱膨張係数並びに熱伝導率が小さく直角定規
の構成材料として適していることが分かる。
一方、常用使用温度における熱膨張係数が実質
的にゼロである耐熱結晶化ガラスは、特許公報昭
39−21049の『透明な低膨張性結晶物の製造方法』
ならびに、特許公報昭40−20182の『低膨張性結
晶物の製造方法』において公知にされている。
この耐熱結晶化ガラスはジルコニア等の結晶核
形成材を含む特殊組成のガラスを溶解、成形した
後に熱処理をして熱膨張係数の極めて小さい微結
晶を析出して得られるものである。
［本考案が解決しようとする課題］
次に、第１図は直角定規の温度変形を測定する
様子を表した図である。第１図において所定の平
面度を有した定盤２の平面上に短片１Ｂと長片１
Ａとを有する直角定規１が図示のように置かれた
後に、短片１Ｂを定盤２上に固定する。次に、短
片１Ｂと長片１Ａとが交叉する箇所を図示のよう
に押え、つまり通常に使用される状態にして、長
片１Ａの上端部と下端部とにダイアルゲージ３を
押し当てて、上端部と下端部との差を測定して、
手から伝導される体温による変形量を測定する。
［本考案が解決しようとする課題］
しかしながら、このような測定を、上述のアル
ミナセラミクスと石を構成材料とする直角定規に
ついて行なう場合に、例えば、許容値が2μm（ミ
クロン）以下の超高精度とする場合には、いづれ
の構成材料の直角定規も使用出来ないという問題
点があつた。
したがつて、本考案の直角定規は上述の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、超高精度の直角度を有する直角定規を提
供することにある。
「課題を解決するための手段」
上述した問題点を解決し、課題を達成するため
に種々の検討を構成の材質上から行つた結果、直
角定規の構成材料として先記した耐熱結晶化ガラ
スを用いることにより、上述した問題点を解決で
きることを見出した。
すなわち、長片と短片とを備えてなる直角定規
において、常用使用温度における熱膨張係数が15
×10-7／℃以下であり、主成分としてSiO2，Al2
O3，Li2Ｏ，P2O5，TiO2，ZrO2、及びアルカリ
金属酸化物を含有するガラスを再加熱することに
よつて得られる耐熱結晶化ガラスを構成材料とし
て用いる。
［作用］
そして、本考案は前記の構成により、常用使用
温度における直角度が超高精度で保証される。
［実施例］
以下に本考案を好適な実施例に基づいて詳細に
説明する。次頁の表は耐熱結晶化ガラスの物性を
表した物性表である。次頁表において、夫々の単
位は前表と同一である。[Table] Here, the units are thermal expansion coefficient ×10 -7 /℃, thermal conductivity Kcal/m・h・℃, specific gravity g/cm 3 , Vickers hardness Kg/mm 2 , Young's modulus × 10-6 Kg/ cm2
It is. From the table above, it can be seen that alumina ceramics and stone have smaller coefficients of thermal expansion and thermal conductivity than steel, and are therefore more suitable as constituent materials for square rulers. On the other hand, heat-resistant crystallized glass, which has a coefficient of thermal expansion of virtually zero at normal operating temperatures, is disclosed in patent publication Showa.
39-21049 "Production method of transparent low expansion crystalline material"
In addition, it is publicly known in Patent Publication 1972-20182, ``Method for producing low-expansion crystalline material.'' This heat-resistant crystallized glass is obtained by melting and shaping a glass of a special composition containing a crystal nucleus forming material such as zirconia, followed by heat treatment to precipitate microcrystals with an extremely small coefficient of thermal expansion. [Problems to be Solved by the Present Invention] Next, FIG. 1 is a diagram showing how the temperature deformation of a square ruler is measured. In Fig. 1, a short piece 1B and a long piece 1 are placed on the plane of a surface plate 2 having a predetermined flatness.
After the square ruler 1 having A is placed as shown, the short piece 1B is fixed on the surface plate 2. Next, hold down the intersection of the short piece 1B and the long piece 1A as shown in the figure, that is, put it in the state of normal use, and press the dial gauge 3 against the upper and lower ends of the long piece 1A, Measure the difference between the top and bottom edges,
Measures the amount of deformation due to body heat conducted from the hand. [Problems to be solved by the present invention] However, when performing such measurements on the above-mentioned square ruler made of alumina ceramics and stone, it is difficult to obtain ultra-high precision with a tolerance of 2 μm (microns) or less, for example. In this case, there was a problem in that a right angle ruler made of any of the constituent materials could not be used. Therefore, the square ruler of the present invention has been developed in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a square ruler with ultra-high precision squareness. ``Means for Solving the Problems'' In order to solve the above-mentioned problems and achieve the tasks, we conducted various studies on the material of the construction, and as a result, we decided to use the heat-resistant crystallized glass mentioned above as the construction material of the right angle ruler. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using this method. In other words, the coefficient of thermal expansion of a square ruler consisting of a long piece and a short piece is 15 at the normal operating temperature.
×10 -7 /℃ or less, and the main components are SiO 2 and Al 2
A heat-resistant crystallized glass obtained by reheating a glass containing O 3 , Li 2 O, P 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , and an alkali metal oxide is used as a constituent material. [Function] With the above-described configuration, the present invention guarantees the squareness with ultra-high precision at normal operating temperatures. [Examples] The present invention will be described in detail below based on preferred examples. The table on the next page shows the physical properties of heat-resistant crystallized glass. In the table on the next page, each unit is the same as in the previous table.
【表】
さらに、上表に記載された以外に、化学的性質
である、耐酸性と耐アルカリ性にも耐熱結晶化ガ
ラスは優れていることが判明している。
前頁の表から分かるように、特に熱膨張係数に
優れており、透明外観を有する耐熱結晶化ガラス
においては、むしろ熱膨張係数は負の値となる上
に、熱膨張係数が小さいことから超高精度の直角
定規の構成材料として理想的であることが分か
る。
このような特性を有する耐熱結晶化ガラスはキ
ヤステングあるいはローリング方法により成形さ
れたブランクから、所定の形状に粗加工された素
材として供給される。
以上の耐熱結晶化ガラスは次のようにして製造
される。まず、SiO2，Al2O3，Li2Ｏ，P2O5，
TiO2，ZrO2、及びアルカリ金属酸化物を主成分
として含有するガラスをキヤステイング、または
ローリング法によつて成形する。次いで、このガ
ラスを約650〜800℃に加熱して結晶化を開始させ
た後、約800〜900℃の温度で適当な時間保持する
ことによつて、ユークリプタイト（Li2Ｏ・Al2
O3・2SiO2）が主結晶として析出した透明な耐熱
結晶化ガラスが得られる。
また、上記組成のガラスを加熱して結晶化を開
始させた後、900〜1300℃で適当な時間保持する
と、ユークリプタイトに代わつてβ−スポジユメ
ン（Li2Ｏ・Al2O3・4SiO2）が主結晶として析出
し、白色の耐熱結晶化ガラスが得られる。
次に、素材をダイアモンドホイールを備える平
面研削盤により研削加工し、最後にダイアモンド
ペイストを使用して使用面つまり直角面のラツプ
仕上げをして精度出しを行なう。この研削とラツ
プ仕上げ工程においても、耐熱結晶化ガラスは加
工熱の影響を全く受けることが無いので、超高精
度を容易に得ることができる。
しかしながら、耐熱結晶化ガラスのヤング率は
鋼のそれよりも小さいので、耐熱結晶化ガラス製
の直角定規と、鋼鉄製、あるいはアルミナセラミ
クス製の直角定規の外観形状寸法は夫々が当然異
なることになる。
第２図ａ，ｂ，ｃは夫々異なる構成材料のＬ形
直角定規の呼び寸法200の横断面図を示したもの
であるが、第２図ａは耐熱結晶化ガラスを構成材
料としてJISB7526の鋼製のものと略同寸法とし、
また第２図ｂはJISB7526の指定寸法とし、そし
て第２図ｃは、現在市販されているアルミナセラ
ミクスを構成材料とする場合を夫々示している。
図示の断面寸法と夫々の材料の断面２次モーメ
ントＩについて計算した結果、耐熱結晶化ガラス
の場合は3413、鋼の場合は3916、またアルミナセ
ラミクスの場合には2028の値を夫々得た。この断
面二次モーメントＩにより夫々のヤング率に基づ
き耐熱結晶化ガラスの機械的変形量を求めると
2.52μmとなる。
この結果に基づいて、JISの剛性を判断する方
法である長片の先端に250gfの外力を加えた時の
実験変形量は、耐熱結晶化ガラスが2.9μmの結果
を得た。
この結果より、耐熱結晶化ガラスの場合には鋼
の場合よりも、大きな寸法が必要であることが判
明し、幅を35mm、厚さを15mmにとり、Ｉを5874に
することで、許容範囲の2μm以内の剛性を確保す
ることができることが分かり、試作器の製作後に
測定したところ、略同様の測定結果を得た。
一方、前述の温度変形の測定も行なつたところ
耐熱結晶化ガラスの場合には３分後にもゼロであ
つたが、鋼製（SK3焼入）場合には9μm、またア
ルミナセラミクスの場合には3.5μmの温度変形を
測定した。
［考案の効果］
本考案に係る直角定規用は以上説明したように
構成されているので、超高精度の直角度を有する
直角定規を提供することができる。[Table] Furthermore, in addition to those listed in the above table, heat-resistant crystallized glass has also been found to have excellent chemical properties such as acid resistance and alkali resistance. As can be seen from the table on the previous page, heat-resistant crystallized glass, which has an especially excellent thermal expansion coefficient and a transparent appearance, has a negative thermal expansion coefficient and has a small thermal expansion coefficient, so it is extremely It can be seen that it is ideal as a constituent material for high-precision square rulers. Heat-resistant crystallized glass having such characteristics is supplied as a raw material that is roughly processed into a predetermined shape from a blank formed by a casting or rolling method. The above heat-resistant crystallized glass is manufactured as follows. First, SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O, P 2 O 5 ,
Glass containing TiO 2 , ZrO 2 , and alkali metal oxide as main components is formed by casting or rolling. Next, this glass is heated to approximately 650 to 800°C to initiate crystallization, and then maintained at a temperature of approximately 800 to 900°C for an appropriate period of time to form eucryptite (Li 2 O.Al 2
A transparent heat-resistant crystallized glass in which O 3 .2SiO 2 ) is precipitated as the main crystal is obtained. In addition, if the glass with the above composition is heated to start crystallization and then held at 900 to 1300°C for an appropriate period of time, β-spodiumene (Li 2 O, Al 2 O 3 , 4SiO 2 ) precipitates as the main crystals, yielding white heat-resistant crystallized glass. Next, the material is ground using a surface grinder equipped with a diamond wheel, and finally, diamond paste is used to lap the working surface, that is, the right angle surface, for accuracy. Even in this grinding and lapping process, heat-resistant crystallized glass is not affected by processing heat at all, so ultra-high precision can be easily achieved. However, since the Young's modulus of heat-resistant crystallized glass is smaller than that of steel, the external shape and dimensions of a right-angle ruler made of heat-resistant crystallized glass and a right-angle ruler made of steel or alumina ceramics are naturally different. . Figures 2a, b, and c show cross-sectional views of the nominal size 200 of L-shaped square rulers made of different constituent materials. The dimensions are approximately the same as those made by
Further, FIG. 2b shows the dimensions specified by JISB7526, and FIG. 2c shows the case where currently commercially available alumina ceramics are used as the constituent material. As a result of calculating the cross-sectional dimensions shown in the figure and the second moment of inertia I of each material, the values were 3413 for heat-resistant crystallized glass, 3916 for steel, and 2028 for alumina ceramics. If we calculate the amount of mechanical deformation of heat-resistant crystallized glass based on each Young's modulus using this moment of inertia I,
It becomes 2.52μm. Based on this result, the amount of experimental deformation of heat-resistant crystallized glass when an external force of 250gf was applied to the tip of a long piece, which is a JIS method for determining rigidity, was 2.9μm. From this result, it was found that heat-resistant crystallized glass requires larger dimensions than steel, and by setting the width to 35 mm, thickness to 15 mm, and I to 5874, the tolerance range was met. It was found that it was possible to secure rigidity within 2 μm, and when we measured the prototype after manufacturing it, we obtained almost the same measurement results. On the other hand, when we also measured the temperature deformation mentioned above, it was zero even after 3 minutes in the case of heat-resistant crystallized glass, but it was 9 μm in the case of steel (SK3 quenched), and in the case of alumina ceramics. A temperature deformation of 3.5 μm was measured. [Effects of the invention] Since the square ruler according to the present invention is constructed as described above, it is possible to provide a square ruler having an ultra-high precision squareness.
第１図は直角定規の温度変形を測定する様子を
表した図、第２図ａ，ｂ，ｃは夫々異なる構成材
料の直角定規の横断面図である。
図中、１……直角定規、１Ａ……長片、１Ｂ…
…短片、２……定盤、３……ダイアルゲージであ
る。
FIG. 1 is a diagram showing how the temperature deformation of a square ruler is measured, and FIGS. 2a, b, and c are cross-sectional views of square rulers made of different constituent materials. In the figure, 1...Right angle ruler, 1A...Long piece, 1B...
...short piece, 2...surface plate, 3...dial gauge.
Claims (1)
常用使用温度における熱膨張係数が15×10-7／℃
以下であり、主成分としてSiO2，Al2O3，Li2Ｏ，
P2O5，TiO2，ZrO2、及びアルカリ金属酸化物を
含有するガラスを再加熱することによつて得られ
る耐熱結晶化ガラスを構成材料としてなることを
特徴とする直角定規。 In a square ruler comprising a long piece and a short piece,
Thermal expansion coefficient at normal operating temperature is 15×10 -7 /℃
The main components are SiO 2 , Al 2 O 3 , Li 2 O,
A right-angle ruler characterized in that its constituent material is heat-resistant crystallized glass obtained by reheating glass containing P 2 O 5 , TiO 2 , ZrO 2 , and an alkali metal oxide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13612388U JPH0425601Y2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13612388U JPH0425601Y2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257005U JPH0257005U (en) | 1990-04-25 |
| JPH0425601Y2 true JPH0425601Y2 (en) | 1992-06-19 |
Family
ID=31396339
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13612388U Expired JPH0425601Y2 (en) | 1988-10-20 | 1988-10-20 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0425601Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4554778B2 (en) * | 2000-07-18 | 2010-09-29 | パナソニック株式会社 | Machine difference verification method and plasma display panel manufacturing method |
-
1988
- 1988-10-20 JP JP13612388U patent/JPH0425601Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257005U (en) | 1990-04-25 |
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