CN107014858A - 尺寸标准器的线膨胀系数测量方法及其测量装置、以及标准量规 - Google Patents

Abstract

本发明提供尺寸标准器的线膨胀系数测量方法及其测量装置、以及标准量规。将测量对象物（阶梯规（10））以及标准量规（标准量具（2））平行地支承在恒温槽（30）的内部，将恒温槽（30）的内部温度设为第1温度，将从标准量规的第1基准表面（2A）到第2基准表面（2B）的长度作为基准，对从测量对象物的第1表面（11）到第2表面（12）的长度进行比较测量，将恒温槽（30）的内部温度设为第2温度，同样将从第1基准表面（2A）到第2基准表面（2B）的长度作为基准，对从第1表面（11）到第2表面（12）的长度进行比较测量，根据第1温度下的测量对象物的长度和第2温度下的测量对象物的长度，算出测量对象物的线膨胀系数。

Description

尺寸标准器的线膨胀系数测量方法及其测量装置、以及标准 量规

技术领域

本发明涉及尺寸标准器的线膨胀系数测量方法及其测量装置、以及标准量规。

背景技术

在三维测量机等测量装置中，为了进行检查，使用尺寸标准器。

作为尺寸标准器，使用高精度地校准了端面尺寸的各种量具，并且使用可应对多种长度的阶梯规。

阶梯规形成为凸部和凹部交替配置的梳齿状，在凸部的端面间获得多种标准尺寸。除了将形成为凸部的测量区和形成为凹部的间隔区交替排列而固定在保持件上来制造这种阶梯规以外，也可以将一个构件切削成梳齿状，来制造这种阶梯规。

阶梯规的端面间的距离的校准值被提供为特定温度下的长度，在很多情况下是工业标准温度的20℃下的长度。

在三维测量机的检查中，需要将测得的长度换算为校准时的温度进行使用。通常将此操作称为长度的温度校正。此时，需要准确地知道阶梯规的线膨胀系数。

包括阶梯规在内，很多尺寸标准器在校准证明书或检查成绩书中记载了用于温度校正的线膨胀系数。分别伴有公差地表示这种线膨胀系数。

当在三维测量机的检查中使用阶梯规的情况下，在研究了检查的不确定度后，将该公差处理为不确定度的主要原因。因而，以降低检查中的不确定度为目的，要求以高精度评价阶梯规的线膨胀系数。

包括尺寸标准器在内，物体的线膨胀系数通过改变物体的温度并测量由该温度变化引发的物体的长度的变化量来求得。

详细而言，将标准温度To下的物体的长度设为Lo，将当下的温度T下的物体的长度设为L，使温度变化量ΔT＝T-To，使长度的变化量(热膨胀量)ΔL＝L-Lo，使α＝(ΔL/L)·(1/ΔT)，从而施加线膨胀系数α。

在阶梯规等尺寸标准器的情况下，物体的长度L的大小比长度的变化量ΔL大10的5次方。因此，通常，长度L的数值的准确性对线膨胀系数α的数值的影响较小。

因而，为了高精度地求出线膨胀系数α，需要高精度地测量温度变化量ΔT以及长度的变化量ΔL。

为了进行这种线膨胀系数α的测量，提出了一种使用了光波干涉仪的测量方法(参照文献1：日本特许第3897655号公报)。

在文献1中，使用沿相同的测量轴线相对的两组光波干涉仪，高精度地测量量具等被测量物的两端面间的长度。并且，利用温度控制部件改变被测量物的温度，在不同的温度下测量长度，从而取得由变温导致的热膨胀量，计算线膨胀系数。

但是，在这种使用了光波干涉仪的长度测量中，存在光波干涉仪昂贵这样的问题。即，不仅光波干涉仪本身昂贵，而且为了校正测量用的光的波长，需要算出空气的折射率，这也需要温度、湿度、气压和二氧化碳浓度这样的环境的测量机，存在整个系统变得昂贵这样的问题。

另外，在使用了光波干涉仪的长度测量中，由于利用来自被测量物的两端面的反射光，所以测量到的长度受限于测量对象的长度。也就是说，在阶梯规那样的具有梳齿状的测量面的标准器的情况下，存在难以应用于中间部分的凸部彼此的长度的测量这样的问题。

对于这种问题，提出了使用三维测量机的方法(参照文献2：日本特开2004-226369号公报)以及使用夹持部和应变计的方法(参照文献3：日本特开2005-83920号公报)。

在文献2的方法中，将作为被测量物的阶梯规配置在恒温槽内，从恒温槽的开口部导入外部的三维测量机的探针，利用该探针测量阶梯规的长度。并且，改变恒温槽内的温度设定，在不同的温度下测量长度，根据变温前后的测量长度的差计算热膨胀量。

在这种使用了三维测量机的长度测量中，不必使用光波干涉仪，只要是能够使用通用的三维测量机的环境，就足够了。

另外，通过使用三维测量机，也能测量阶梯规的中间部分的凸部间的长度，还能测量中间部分的热膨胀率的均匀性。

在文献3的方法中，使用对阶梯规的任意的凸部进行夹持的夹持部，在夹持部的与阶梯规接触的芯片的一方预先设置应变计，在利用夹持部夹持着要进行长度测量的一对端面的状态下，改变温度，利用应变计直接检测出随着温度变化发生的热膨胀。

在这种使用了夹持部和应变计的热膨胀的测量中，不必使用光波干涉仪，采用夹持部和应变计这种简单且便宜的结构即可，也能测量阶梯规的中间部分的凸部间的长度。

另外，与检查对象的三维测量机的尺寸相匹配地使用各种尺寸的阶梯规等的尺寸标准器。例如在阶梯规较长的尺寸标准器中，也有名义尺寸(标称长度)超过1.5m的尺寸标准器。

上述的尺寸标准器的线膨胀系数α的测量也能应用在这种长度L较大的尺寸标准器中，并且要求能够高精度地进行测量。

但是，在上述的文献3的方法中，利用夹持部将测量长度固定，存在不能进行中间部分的长度等多样的测量这样的问题。另外，对于长条的阶梯规，需要准备相应大小的夹持部，实施受限。

而且，应变计的输出包含噪声成分，所以也存在难以从转换为长度的量中只抽出阶梯规的线膨胀系数这样的问题。

对此，若如上述的文献2那样在长度测量中利用三维测量机，则对于各种长度的尺寸标准器，能够应对两端面间的长度以及中间部分的凸部的端面间的长度这样的多样的测量，并且能够基于不同的温度下的测量进行线膨胀系数的测量。

但是，即使在如文献2的方法那样采用由三维测量机进行的长度测量的情况下，对于上述的长度超过1.5m的较大的阶梯规来说，可能发生精度下降等的问题。

即，三维测量机使用最大允许长度测量误差来作为体现三维测量机的测量性能的指标。通常，最大允许长度测量误差利用一次式施加，与测量长度成正比地增大。这是指随着测量的长度增大，精度下降。以这样的理由，对于较长的阶梯规来说，难以高精度地测量线膨胀系数。

另外，阶梯规等一部分的尺寸标准器的与全长即两端的距离不同的中间部分的区间长度被利用为标准长度。例如在阶梯规中，利用排列的多个凸部中的、中间部分的两个凸部的端面规定区间长度。

为了使这种中间部分的区间长度成为高精度的标准长度，需要预先把握该区间长度内的局部性的线膨胀系数。

在阶梯规等的尺寸标准器中，通常被称为线膨胀系数的是用遍布全长的热变形除以全长，进一步用热变形前后的温度变化量除以所得值而得到的值，即，所谓的代表值。但是，在实际的阶梯规等中，全长上的线膨胀系数有时不均匀，例如存在延伸方向的一部分的线膨胀系数变高或变低的部分。因而，在设定了上述这种中间部分的区间长度时，该区间的线膨胀系数可能偏离作为代表值的线膨胀系数，有时也无法确保作为该中间部分的区间长度的尺寸标准的精度。

因此，在阶梯规等的尺寸标准器中，为了也能对中间部分的区间进行高精度的温度校正，需要预先对每一成为尺寸标准的中间部分的区间长度进行线膨胀系数的测量。因此，上述的阶梯规的中间部分的凸部间等的长度测量具有重要的意义。

因此，需要将与要测量的长度相对应的标准量规与测量对象物一同容纳在恒温槽内，设定为预定的温度条件，但当在测量对象物上设定有许多个中间的区间长度的情况下，不仅需要使用与该数量相对应的标准量规，而且为了在多种温度下测量各区间长度，还需要进行将恒温槽内的标准量规替换而设定为多种温度这样的繁琐的步骤。

一旦将恒温槽打开来更换标准量规，使恒温槽稳定为期望的温度需要大约1天，这种伴随标准量规的更换进行的线膨胀系数的测量极为繁琐。

另外，为了降低设备成本并且使准备工作容易进行，作为标准量规，希望使用现有的量具。但是，有标准的“JISB7506”或“ISO3650”的量具，在该规定上对全长超过0.5mm且在1000mm以下的量具进行定义。因此，现有的量具的最大长度为1000mm，关于在此以上的长度，需要进行另外制作来确保精度或者将多个量具接在一起来使用这样的处理。

其中，为了另外制作超过1000mm的量具来确保精度，会导致成本上升，不可采用。

另一方面，将多个量具(使多个量具紧密接触＝结合)接在一起而使全长超过1000mm可以说是量具的本来的使用方法。但是，在如线膨胀系数的测量那样的伴有温度变化的情况下，存在接在一起的量具彼此的密合状态不再稳定这样的问题。详细而言，有时温度使接在一起的量具的全长发生变动，或者在彼此的密合面上发生由温度变化导致的应变，使紧密接触解除。因而，难以将多个量具接在一起来用作用于测量线膨胀系数的标准量规。

如此，对于超过了标准量规的长度的宽大的尺寸标准器的遍布全长的线膨胀系数的测量，存在各种困难，希望得到解决。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种能够高精度且便宜地进行各种长度的尺寸标准器的线膨胀系数的测量的、尺寸标准器的线膨胀系数测量方法以及测量装置。

本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法将尺寸标准器作为测量对象物，测量上述测量对象物的从第1表面到第2表面的部分的线膨胀系数，上述测量对象物的第1表面和第2表面沿上述测量对象物的延伸方向分开，其特征在于，在上述尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：标准量规，其具有与上述第1表面以及上述第2表面相对应的第1基准表面以及第2基准表面，并且从上述第1基准表面到上述第2基准表面的长度已知；恒温槽，其能够容纳上述测量对象物以及上述标准量规，并且能够调整内部温度，且在测量用表面上具有测量用开口；测量对象物支承台，其设置在上述恒温槽的内部而支承上述测量对象物；标准量规支承台，其设置在上述恒温槽的内部而支承上述标准量规；三维测量机，能从上述测量用开口向上述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，在上述恒温槽的内部将上述测量对象物以及上述标准量规支承为平行，将上述恒温槽的内部温度设为第1温度，将从上述第1基准表面到上述第2基准表面的长度作为基准，比较测量从上述第1表面到上述第2表面的长度，将上述恒温槽的内部温度设为第2温度，将从上述第1基准表面到上述第2基准表面的长度作为基准，比较测量从上述第1表面到上述第2表面的长度，根据上述第1温度下的从上述第1表面到上述第2表面的长度和上述第2温度下的从上述第1表面到上述第2表面的长度，算出上述测量对象物的线膨胀系数。

在这样的本发明中，由于使用三维测量机进行测量对象物的长度测量，所以不用昂贵的光波干涉仪就能高精度地测量各种长度的尺寸标准器的线膨胀系数。

此时，能够测量从第1表面到第2表面的长度来作为测量对象物的长度。因此，通过将测量对象物的两端面设为第1表面以及第2表面，能够测量测量对象物的长度以及两端面间的线膨胀系数。另外，通过将第1表面以及第2表面设定为测量对象物的中间部分的凸部的端面等，也能测量该中间部分的长度以及线膨胀系数。

而且，在本发明中，在使用三维测量机对测量对象物的长度进行测量时，作为长度的基准，使用标准量规，进行相对于该标准量规的长度的比较测量。因此，长度测量的结果不依赖于三维测量机的标度的精度，只依赖于标准量规的精度，即使测量对象物较长，也能确保高精度。

即，在本发明中，在长度的比较测量中，在测量对象物较短的情况下，使用与该测量对象物对应的较短的标准量规，在测量对象物较长的情况下，使用与该测量对象物对应的较长的标准量规。

并且，利用三维测量机测量标准量规的长度(第1基准表面与第2基准表面之间的距离)以及测量对象物的长度(第1表面与第2表面之间的距离)，使标准量规的测量长度与测量对象物的测量长度的差与标准量规的已知的标准长度相加，由此算出测量对象物的长度。

即，三维测量机只要能够测量标准量规的测量长度与测量对象物的测量长度的差即可，详细而言是第1表面与第1基准表面之间的距离以及第2表面与第2基准表面之间的距离。

因此，在本发明中，在长度的比较测量中，即使测量对象物较长，也不会对作为三维测量机的测量性能的最大允许长度测量误差产生影响。

由此，采用本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，能够高精度且便宜地进行各种长度的尺寸标准器的线膨胀系数的测量。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，在进行上述比较测量时，进行坐标系决定，该坐标系决定包括上述第1基准表面、上述第2基准表面、上述第1表面以及上述第2表面这几者的中心坐标的计算；和上述标准量规以及上述测量对象物的相对于上述延伸方向的倾斜的计算。

在这样的本发明中，在进行比较测量时，能够决定成为标准量规以及测量对象物各自的长度测量的基准的坐标系。

即，即使在标准量规的第1基准表面以及第2基准表面、测量对象物的第1表面以及第2表面相对于延伸方向倾斜的状态下，也能根据各表面上的从三维测量机的接触位置到中心坐标的距离和各表面的倾斜，校正由三维测量机进行的检测位置。

并且，能够结合标准量规以及测量对象物的当下的状态决定标准量规以及测量对象物各自的坐标系，根据该坐标系进行长度测量，从而能够提高精度，将比较测量的精度维持为较高。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规支承台在上述测量对象物的与上述测量用开口相对的一侧支承上述标准量规。

作为测量对象物的与测量用开口相对的一侧，例如可以设为测量对象物的上表面侧或侧表面侧等。

在这样的本发明中，将作为测量对象物的测量对象部位的第1表面以及第2表面配置在测量用开口侧，并在该测量用开口侧配置标准量规，从而能使比较对象的第1基准表面以及第2基准表面靠近第1表面以及第2表面来配置，提高测量精度，并且能够实现测量动作的高效化和迅速化。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规的上述延伸方向的长度比上述测量对象物的上述延伸方向的长度短预定长度。

作为预定长度，为在测量对象物的测量用开口侧的表面且是与第1表面或第2表面最近的表面上能够确保可以与三维测量机的探针接触的面积的程度的长度即可。例如在使用具有多个凸部的阶梯规作为测量对象物的情况下，标准量规为比阶梯规的长度短一个凸部的量的长度即可。

在这样的本发明中，在测量对象物的测量用开口侧配置标准量规，所以测量对象物的测量用开口侧的表面被标准量规覆盖。但是，在测量对象物的端部附近，与标准量规的长度较短相对应地表面在测量用开口侧露出。

因而，在进行上述的坐标系决定时，使三维测量机的探针与测量对象物的端部的露出的表面接触，从而能够不与标准量规干涉地检测表面。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，在进行上述比较测量时，将上述第1基准表面和上述第1表面配置在同一平面内，或者将上述第2基准表面和上述第2表面配置在同一平面内。

在这样的本发明中，在如上述那样使标准量规比测量对象物短预定长度时，在处于同一平面的一侧的相反侧的端部，标准量规与测量对象物的长度的差达到最大，能使利用三维测量机的探针检测表面时的富余达到最大。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述测量对象物支承台包括测量对象物第1支承台以及测量对象物第2支承台，上述测量对象物第1支承台以及上述测量对象物第2支承台分别限制上述测量对象物的与上述延伸方向交叉的两个方向的位移，并且允许上述测量对象物的以与上述延伸方向交叉的两个方向作为中心轴进行的转动，上述测量对象物第1支承台以及上述测量对象物第2支承台的任一方限制上述测量对象物的沿上述延伸方向的位移，并且任意另一方允许上述测量对象物的沿上述延伸方向的位移，上述测量对象物第1支承台以及上述测量对象物第2支承台的任一方限制上述测量对象物的以上述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且任意另一方允许上述测量对象物的以上述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且上述标准量规支承台包括标准量规第1支承台以及标准量规第2支承台，上述标准量规第1支承台以及上述标准量规第2支承台分别限制上述标准量规的与上述延伸方向交叉的两个方向的位移，并且允许上述标准量规的以与上述延伸方向交叉的两个方向作为中心轴进行的转动，上述标准量规第1支承台以及上述标准量规第2支承台的任一方限制上述标准量规的沿上述延伸方向的位移，并且任意另一方允许上述标准量规的沿上述延伸方向的位移，上述标准量规第1支承台以及上述标准量规第2支承台的任一方限制上述标准量规的以上述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且任意另一方允许上述标准量规的以上述延伸方向作为中心轴进行的转动。

在这样的本发明中，对于测量对象物以及标准量规各自的延伸方向的位移，利用第1支承体以及第2支承体中的一方限制(定位)位移，并且利用另一方允许位移，从而能够准确地进行测量对象物以及标准量规的延伸方向的长度的比较测量。此外，利用第1支承体以及第2支承体中的任意一方限制将延伸方向作为中心轴的转动，并且允许绕其他的轴线的转动，从而即使测量对象物以及标准量规发生了弯曲变形等，也能允许此弯曲变形等。

在本发明中，利用上述这样的测量对象物支承台以及标准量规支承台，能够应对测量对象物以及标准量规的自由膨胀、姿势变动，并且能将测量对象物以及标准量规维持为各自的延伸方向相互平行的期望的状态。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述测量对象物第1支承台在其与上述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的任一个接触部或任两个接触部，上述测量对象物第2支承台在其与上述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的上述测量对象物第1支承台所不具备的接触部。

在这样的本发明中，包括测量对象物第1支承台以及测量对象物第2支承台的测量对象物支承台能在其与测量对象物的底面之间构成具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部以及V形槽与球的接触部这三个点的运动学支承，适当地进行沿延伸方向以及与延伸方向交叉的方向的上述的位移限制以及转动限制。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述测量对象物第1支承台在其与上述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的任一个接触部，上述测量对象物第2支承台在其与上述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的上述测量对象物第1支承台所不具备的接触部，上述测量对象物第1支承台和上述测量对象物第2支承台中的任一方具有上述测量对象物的一方的侧表面与球的接触部和将上述测量对象物的侧表面推压于上述球的推压部件。

在这样的本发明中，在测量对象物第1支承台和测量对象物第2支承台的任一方，推压部件和与测量对象物的侧表面接触的接触部的组合允许延伸方向的位移，并且限制与延伸方向交叉的两个方向的位移，所以起到相当于形成于测量对象物的底面的V形槽与球的组合的功能。结果，能在测量对象物第1支承台以及测量对象物第2支承台上获得相当于上述的运动学支承的功能，能够适当地进行沿延伸方向以及与延伸方向交叉的方向的上述的位移限制以及转动限制。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规第1支承台在其与上述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的任一个接触部或任两个接触部，上述标准量规第2支承台在其与上述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的上述标准量规第1支承台所不具备的接触部。

在这样的本发明中，包括标准量规第1支承台以及标准量规第2支承台的标准量规支承台能在其与标准量规的底面之间构成具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部以及V形槽与球的接触部这三个点的运动学支承，适当地进行沿延伸方向以及与延伸方向交叉的方向的上述的位移限制以及转动限制。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规第1支承台在其与上述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的任一个接触部，上述标准量规第2支承台在其与上述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的上述标准量规第1支承台所不具备的接触部，上述标准量规第1支承台和上述标准量规第2支承台中的任一方具有上述标准量规的一方的侧表面与球的接触部和将上述标准量规的侧表面推压于上述球的推压部件。

在这样的本发明中，在标准量规第1支承台和标准量规第2支承台的任一方，标准量规的侧表面和推压部件的组合允许延伸方向的位移，并且限制与延伸方向交叉的两个方向的位移，所以起到相当于形成于标准量规的底面的V形槽与球的组合的功能。结果，能在标准量规第1支承台以及标准量规第2支承台上获得相当于上述的运动学支承的功能，适当地进行沿延伸方向以及与延伸方向交叉的方向的上述的位移限制以及转动限制。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，使用安装在上述标准量规上而支承于上述标准量规支承台的支承配件，或者使用安装在上述测量对象物上而支承于上述测量对象物支承台的支承配件。

在这样的本发明中，即使在进行上述的由运动学支承等进行的支承的情况下，也是在支承配件上形成圆锥孔和V形槽等即可，不必直接在标准量规或测量对象物上形成圆锥孔和V形槽等，能够容易地实施。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述尺寸标准器具有朝向下方对上述标准量规进行加压的加压部件。

在这样的本发明中，即使在标准量规为轻型的情况下，通过朝向下方加压，也能稳定地进行利用标准量规支承台的支承。

另外，测量对象物的重量通常比标准量规大，不必特别加压。但是，在测量对象物为轻型的情况下，也可以进行同样的加压。

本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿上述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的上述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，在上述尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：标准量规，其具有对与多个上述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，上述基准区间各自的长度已知；恒温槽，其能够容纳上述测量对象物以及上述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；三维测量机，能从上述测量用开口向上述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，在上述恒温槽的内部将上述测量对象物以及上述标准量规支承为平行，将上述恒温槽的内部温度设为第1温度，利用上述测量探针检测出上述测量起点、上述测量终点、上述基准起点以及上述基准终点这几者的位置，基于对应的上述基准区间的长度对多个上述测量区间的各上述测量区间的长度进行比较测量，将上述恒温槽的内部温度设为第2温度，利用上述测量探针检测出上述测量起点、上述测量终点、上述基准起点以及上述基准终点这几者的位置，基于对应的上述基准区间的长度对多个上述测量区间的各上述测量区间的长度进行比较测量，根据上述第1温度下的测量长度和上述第2温度下的测量长度，对多个上述测量区间的各上述测量区间算出线膨胀系数。

在这样的本发明中，关于多个上述测量区间的各上述测量区间，能够根据第1温度下的测量长度和第2温度下的测量长度算出线膨胀系数，从而也能高效地测量尺寸标准器的中间部分的每个区间的线膨胀系数。

在本发明中，使用三维测量机进行测量对象物的长度测量，所以不使用昂贵的光波干涉仪，就能高精度地测量各种长度的尺寸标准器的线膨胀系数。

在本发明中，在使用三维测量机对测量对象物的长度进行测量时，作为长度的基准，使用标准量规，进行相对于该标准量规的长度的比较测量。因此，长度测量的结果不依赖于三维测量机的标度的精度，只依赖于反复精度，即使测量对象物较长，也能确保高精度。另外，标准量规使用由极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制成的标准量规，或使用已知准确的膨胀量的标准量规。

在本发明中，标准量规以及测量对象物均容纳在恒温槽内，所以在利用三维测量机进行各测量区间的长度的比较测量时，仅开闭恒温槽的测量用开口而导入或取出测量探针即可。即，完全不必在从第1温度下的各测量区间的比较测量到第2温度下的各测量区间的比较测量的期间进行用于标准量规的更换以及取出放入的恒温槽的开放，能使恒温槽内的温度变化限于最小程度，也能使测量作业时间为最小程度。

由此，采用本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，能够高精度且便宜地进行各种长度的尺寸标准器的线膨胀系数的测量，并且也能高效地测量尺寸标准器的中间部分的每个区间的线膨胀系数。

在实施本发明时，例如能在测量对象物上设定第1测量区间、第2测量区间以及第3测量区间，并利用第1测量起点与第1测量终点的对来规定第1测量区间，同样利用第2测量起点与第2测量终点的对以及第3测量起点与第3测量终点的对来规定第2测量区间和第3测量区间。

在应对这样的测量对象物的情况下，能使标准量规具有与第1测量区间～第3测量区间对应的第1基准区间～第3基准区间，并利用第1基准起点与第1基准终点的对来规定第1基准区间，同样利用第2基准起点与第2基准终点的对以及第3基准起点与第3基准终点的对来规定第2基准区间和第3基准区间。

在这样的设定中，通过在第1温度以及第2温度的各温度下依次进行对标准量规的第1基准区间～第3基准区间的比较测量，能够测量对象物的第1基准区间～第3测量区间的长度。在获得了各温度下的各区间的长度后，根据第1基准区间～第3测量区间在第1温度下的长度与第2温度下的长度的差，和第1温度与第2温度的温度差，获得各区间的线膨胀系数，即，第1线膨胀系数～第3线膨胀系数。

而且，关于对应的第1测量区间～第3测量区间和第1基准区间～第3基准区间，对应的起点以及终点的位置可以完全一致，区间的长度也可以完全相同，但起点以及终点的延伸方向的位置也可以错开而使长度不同。但是，希望的是，对应的测量区间以及基准区间的长度的差为10mm以下。

在本发明中，测量区间以及基准区间的设定数量不限定于例示的第1～第3这三组，也可以为第1以及第2这两组，也可以为四组以上。

在本发明中，作为视作测量对象物的尺寸测量器，例如使用阶梯规。并且，将排列在阶梯规上的多个凸部中的任一凸部的表面上的点作为起点以及终点来设定多个测量区间即可。

但是，本发明的测量对象物不限定于阶梯规，也可以是具有沿延伸方向施加多个长度基准的形状的其他的尺寸标准器。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规的上述基准起点以及上述基准终点分别是以下的点中的任一者，即，形成在上述标准量规上的凸部的与上述延伸方向交叉的表面上的点，利用上述三维测量机对形成在上述标准量规上的圆筒状的检测孔的内周面进行检测而获得的上述检测孔的中心轴线上的假想的点，利用上述三维测量机对形成在上述标准量规上的检测圆柱的外周面进行检测而获得的上述检测圆柱的中心轴线上的假想的点，利用上述三维测量机对形成在上述标准量规上的检测球的外周面进行检测而获得的表示上述检测球的中心的假想的点。

在这样的本发明中，能在形成于标准量规的凸部的表面形成实体性的基准起点以及基准终点。作为具有这种凸部的标准量规，例如能够使用阶梯规。而且，作为形成实体性的基准起点以及基准终点的表面，也可以使用标准量规的两端面。

在本发明中，不限定于实体性的基准起点以及基准终点，也可以在标准量规上形成内周面为圆筒状的检测孔，或在标准量规上排列检测圆柱或检测球，利用三维测量机进行上述检测孔或检测圆柱或检测球的表面的3点以上的接触测量，从而设定假想性的基准起点以及基准终点，通过在一根长条板状的标准量规主体上加工出检测孔，或在表面固定检测圆柱或检测球，能够简单地制造标准量规。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，通过将与上述基准区间相对应的多个量具束缚在一起而形成上述标准量规，将上述量具的两端面设为上述基准起点以及上述基准终点。

在这样的本发明中，通过将现有的量具束缚多个，能够形成标准量规。将多个量具各自的两端面作为基准起点以及基准终点来形成基准区间，所以能在束缚在一起后的状态下形成多个长度的基准区间。因而，能够简单且便宜地制造形成多个长度的基准区间的标准量规。

另外，在束缚多个量具时，希望的是，从全长较长的量具开始使各量具依次叠合。能够利用固定在一个量具上的其他的较短的量具，构成上述的“形成在标准量规上的凸部”。

当在捆扎了多个量具的状态下将量具固定时，能够使用将各量具的捆包围的构件、将各量具贯穿的构件或使各量具结合的粘接剂。

可以将多个量具中的任一个基准起点彼此对齐为同一平面状，使各量具的长度的差分只出现在相反侧的端部，也可以不将量具的两端对齐而使各量具的长度的差分分别出现在两端。

在本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，希望的是，上述标准量规在与上述测量对象物的上述测量起点以及上述测量终点的至少任一方相对应的位置上具有能供上述三维测量机的测量探针贯穿的通孔。

在这样的本发明中，即使在沿测量对象物的形成有测量起点以及测量终点的一侧并列配置标准量规的情况下，也能经过通孔导入测量探针，从而能够检测测量起点以及测量终点这两者的位置。

另外，通孔也可以与形成在标准量规上的圆筒状的检测孔共用。

本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法将尺寸标准器作为测量对象物，测量上述测量对象物的测量对象区间的线膨胀系数，其特征在于，在尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：标准量规，其具有比上述测量对象区间的长度短的已知的标准量规长度；恒温槽，其能够容纳上述测量对象物以及上述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；三维测量机，能从上述测量用开口向上述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，在上述测量对象区间以逐个错开预定的错开量的方式分配出多个相当于上述标准量规长度的长度的比较测量区间，在上述恒温槽的内部将上述测量对象物以及上述标准量规支承为平行，将上述恒温槽的内部温度定为第1温度，将上述标准量规作为基准对多个上述比较测量区间的长度依次进行比较测量，将上述恒温槽的内部温度设为第2温度，将上述标准量规作为基准分别对多个上述比较测量区间的长度依次进行比较测量，根据上述第1温度下的比较测量长度和上述第2温度下的比较测量长度，算出多个上述比较测量区间的每个上述比较测量区间的区间线膨胀系数，根据获得的多个上述区间线膨胀系数计算上述测量对象区间整体的线膨胀系数。

在本发明中，测量对象区间可以与测量对象物的全长相同，即作为测量对象物的两端之间(相当于测量对象物的全长)的部分，也可以是将自测量对象物的端部错开的位置作为起点以及终点的区间(测量对象物的中途的区间)。阶梯规等相当于成为测量对象物的尺寸测量器。

在本发明中，作为标准量规长度，是标准量规的全长，即标准量规的两端间的距离即可，也可以是将自标准量规的端部错开的位置作为起点以及终点的区间(形成在标准量规的中途的台阶等之间的区间)的长度。作为标准量规，优选的是高精度地校准了标准量规长度的量具。

在本发明中，在将测量对象物和标准量规平行地支承在恒温槽内时，将标准量规长度的方向和测量对象区间的方向设定为平行。在支承测量对象物以及标准量规时，希望的是，使用将测量对象物以及标准量规各自的方向维持为恒定，并且允许测量对象物以及标准量规各自的延伸方向的热变形那样的支承装置。

在这样的本发明中，以覆盖测量对象区间的整体的方式配置多个比较测量区间，在各比较测量区间进行各比较测量区间的长度的比较测量，并且根据第1温度以及第2温度下的各比较测量区间的长度，计算各比较测量区间的区间线膨胀系数。

因而，在本发明中，即使测量对象区间的长度比标准量规长，也能在各比较测量区间进行使用了标准量规的比较测量。

在比较测量区间的长度的比较测量中，使用三维测量机进行相对于标准量规的长度的比较测量，所以能够不使用昂贵的光波干涉仪，以低成本进行高精度的测量。

另外，由于使用三维测量机，并且进行相对于标准量规的长度的比较测量，所以长度测量的结果不依赖于三维测量机的标度的精度，只依赖于标准量规的精度。并且，即使测量对象区间较长，也能缩短各比较测量区间，所以能将现有的量具等用作标准量规，实现低成本。

而且，标准量规以及测量对象物均容纳在恒温槽内，在利用三维测量机进行的各比较测量区间的长度的比较测量中，仅开闭恒温槽的测量用开口而导入或取出测量探针即可。

并且，通过预先准备与各比较测量区间对应的标准量规，不必在测量作业的中途从恒温槽中取出标准量规或将标准量规放入到恒温槽内，能将测量作业中的恒温槽内的温度变化限于最小程度，也能使测量作业时间为最小程度。

如上所述，采用本发明，即使是超过标准量规的长度的宽大的尺寸标准器，也能高精度且便宜地进行遍布全长的线膨胀系数的测量。

在本发明中，希望的是，当在上述测量对象区间分配上述比较测量区间时，使用使上述测量对象区间的长度和上述标准量规长度成为整数比的上述标准量规，将上述测量对象区间的长度与上述标准量规长度的差的整数分之一设为上述错开量，在上述测量对象区间分配出比利用上述测量对象区间的长度与上述标准量规长度的差来除以上述错开量而得到的数量多1的分配数量的上述比较测量区间。

在这样的本发明中，能够利用在彼此错开了错开量的位置并列的分配数量的量的比较测量区间覆盖测量对象区间的整体。

并且，当在各比较测量区间计算了区间线膨胀系数后，能在测量对象区间的各部分，将每个错开量的各区间作为单位进行各比较测量区间的区间线膨胀系数的运算处理，使运算处理高效化。

例如，当在各比较测量区间计算了各比较测量区间的区间线膨胀系数后，能在叠合的比较测量区间彼此取得区间线膨胀系数的平均值，从而利用各比较测量区间的区间线膨胀系数，高精度且可靠地求出测量对象区间的整体的线膨胀系数。

在本发明中，希望的是，在计算上述测量对象区间整体的上述线膨胀系数时，在上述测量对象区间分配出每隔上述错开量分隔开的多个合计区间，在各上述合计区间求出被分配为上述合计区间的上述比较测量区间的上述区间线膨胀系数的平均值，并且根据上述合计区间的长度相对于上述测量对象区间的长度的比率，求出上述合计区间的加权系数，求出每个上述合计区间的上述区间线膨胀系数的平均值与上述加权系数的积的总和，并设为上述测量对象区间整体的上述线膨胀系数。

在这样的本发明中，通过在测量对象区间分配出多个合计区间，在各合计区间取得区间线膨胀系数的平均值，并且对合计区间的平均值施加与合计区间对应的加权后求出总和，能够高效地测量高精度的线膨胀系数。

在本发明中，优选的是，设置有能将上述标准量规保持在上述恒温槽内而向多个上述比较测量区间的各上述比较测量区间移动的标准量规移动机构，在进行多个上述比较测量区间的长度的比较测量时，使上述标准量规依次向进行比较测量的上述比较测量区间移动。

在这样的本发明中，能在多个比较测量区间共用一个标准量规，也能防止测量精度的不均。

在本发明中，优选的是，作为上述标准量规，使用具有与多个上述比较测量区间相对应的多个量规部的标准量规，在进行多个上述比较测量区间的长度的比较测量时，进行上述比较测量区间与对应于上述比较测量区间的上述量规部之间的比较测量。

在这样的本发明中，能够利用一个标准量规应对多个比较测量区间，从而能够省略使标准量规移动等的操作。

作为具有这样的多个量规部的标准量规，例如能够利用将具有与比较测量区间的长度对应的标准量规长度的量具束缚在一起并该量具相互逐个错开了错开量地固定而成的标准量规。

在本发明中，希望的是，通过将具有与上述比较测量区间的长度相对应的上述标准量规长度的量具束缚在一起，并该量具相互逐个错开了错开量地固定而形成上述标准量规，在上述量具的中间部且在面向另一上述量具的端部的位置，形成有贯穿上述量具的正反面的贯通孔。

在这样的本发明中，即使在被标准量规遮挡的位置存在测量对象物的比较测量区间的情况下，也能经过贯通孔导入三维测量机的测量探针。

在本发明中，希望的是，上述标准量规是由在上述第1温度与上述第2温度之间的温度变化上可以忽略精度上的膨胀的极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制成的标准量规和由膨胀系数已知的材质制成的标准量规中的任一者。

在这样的本发明中，在利用极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制造标准量规的情况下，能够省略第1温度与第2温度之间的标准量规的长度的温度校正。另一方面，在利用膨胀系数已知的材质制造标准量规的情况下，能在第1温度以及第2温度下通过温度校正来计算各温度下的高精度的标准量规的长度。无论在哪种情况下，都能准确地计算各温度下的标准量规长度，所以能够高精度地进行第1温度下的比较测量和第2温度下的比较测量。

另外，作为这样的标准量规，能够利用确保了高精度的现有的量具。

本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量装置将尺寸标准器作为测量对象物，对上述测量对象物的从第1表面到第2表面的部分的线膨胀系数进行测量，上述测量对象物的第1表面和第2表面沿上述测量对象物的延伸方向分开，其特征在于，上述尺寸标准器的线膨胀系数测量装置具有；标准量规，其具有与上述第1表面以及上述第2表面相对应的第1基准表面以及第2基准表面，并且从上述第1基准表面到上述第2基准表面的长度已知；恒温槽，其能够容纳上述测量对象物以及上述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；测量对象物支承台，其设置在上述恒温槽的内部而支承上述测量对象物；标准量规支承台，其设置在上述恒温槽的内部而支承上述标准量规；三维测量机，能从上述测量用开口向上述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针。

在这样的本发明中，利用如上述的本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中所述的步骤能够获得同样的作用效果。

本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量装置将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿上述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的上述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，上述尺寸标准器的线膨胀系数测量装置具有：标准量规，其具有对与多个上述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，上述基准区间各自的长度已知；恒温槽，其能够容纳上述测量对象物以及上述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；三维测量机，能从上述测量用开口向上述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针。

在这样的本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量装置中，通过在上述的本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中使用本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量装置，能够获得如上所述的作用效果。

本发明的标准量规将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿上述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的上述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，上述标准量规具有对与多个上述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，上述基准区间各自的长度已知。

在这样的本发明的标准量规中，通过在上述的本发明的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中使用本发明的标准量规，能够获得如上所述的作用效果。

采用本发明，能够提供能对各种长度的尺寸标准器高精度且便宜地进行线膨胀系数的测量的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法以及测量装置。

附图说明

图1是表示本发明的测量装置的立体图。

图2是表示作为本发明的第1实施方式的测量对象物的阶梯规的立体图。

图3是表示作为上述第1实施方式的标准量规的标准量具的立体图。

图4是表示上述第1实施方式的恒温槽、阶梯规以及标准量具的配置的立体图。

图5是表示上述第1实施方式的测量对象物第1支承台的侧视图。

图6是表示上述第1实施方式的测量对象物第2支承台的侧视图。

图7是表示上述第1实施方式的标准量规第1支承台的侧视图。

图8是表示上述第1实施方式的标准量规第2支承台的侧视图。

图9是表示上述第1实施方式的标准量具的底面侧的立体图。

图10是表示上述第1实施方式的测量步骤的流程图。

图11是表示上述第1实施方式的设置状态的侧视图。

图12是表示上述第1实施方式的测量动作的立体图。

图13是表示本发明的第2实施方式的支承配件的立体图。

图14是表示本发明的第3实施方式的恒温槽的立体图。

图15是表示上述第3实施方式的恒温槽、阶梯规以及标准量具的配置的立体图。

图16是表示本发明的第4实施方式的测量对象物第1支承台的侧视图。

图17是表示上述第4实施方式的测量对象物第2支承台的侧视图。

图18是表示本发明的第5实施方式的标准量规第1支承台的侧视图。

图19是表示上述第5实施方式的标准量规第2支承台的侧视图。

图20是表示作为本发明的第6实施方式的测量对象物的阶梯规的立体图。

图21是表示上述第6实施方式的标准量规的侧视图。

图22是表示上述第6实施方式的标准量规的俯视图。

图23是表示上述第6实施方式的测量状态的示意图。

图24是表示上述第6实施方式的测量步骤的流程图。

图25是表示本发明的第7实施方式的标准量规的侧视图。

图26是表示上述第7实施方式的标准量规的俯视图。

图27是表示本发明的第8实施方式的标准量规的侧视图。

图28是表示上述第8实施方式的标准量规的俯视图。

图29是表示本发明的第9实施方式的标准量规的侧视图。

图30是表示上述第9实施方式的标准量规的俯视图。

图31是表示本发明的第10实施方式的标准量规的侧视图。

图32是表示上述第10实施方式的标准量规的俯视图。

图33是表示作为本发明的第11实施方式的测量对象物的阶梯规的立体图。

图34是表示上述第11实施方式的标准量规的俯视图。

图35是表示上述第11实施方式的标准量规的侧视图。

图36是表示上述第11实施方式的测量状态的示意图。

图37是表示上述第11实施方式的测量步骤的流程图。

图38是表示上述第11实施方式的区间设定的示意图。

图39是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图40是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图41是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图42是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图43是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图44是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图45是表示上述第11实施方式的另一区间设定的示意图。

图46是表示本发明的第12实施方式的标准量规的侧视图。

图47是表示上述第12实施方式的标准量规的俯视图。

图48是表示上述第12实施方式的测量步骤的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

第1实施方式

在图1中，本实施方式的线膨胀系数测量装置1将尺寸标准器即阶梯规10作为测量对象物，高精度地测量阶梯规10的线膨胀系数。

为此，线膨胀系数测量装置1包括容纳阶梯规10并维持为预定温度的恒温槽30、同样被容纳在恒温槽30内的作为标准量规的标准量具2、以及将标准量具2作为基准对阶梯规10的长度进行比较测量的三维测量机40。

三维测量机40具有平台41，在平台41的上表面上利用立柱42以及横梁43支承有测量头44。在测量头44上设置有向下方延伸的滑块(日文：ラム)45，在滑块45的顶端支承有探针46。

三维测量机40的立柱42相对于平台41沿Y轴方向移动自如，测量头44相对于横梁43沿X轴方向移动自如，滑块45相对于测量头44沿Z轴方向移动自如。利用上述的3轴移动能使探针46相对于平台41进行三维移动。

恒温槽30是能将箱状的筐体内部的温度维持为期望的温度的装置，恒温槽30载置在平台41的上表面上，并被固定为其长度方向沿Y轴方向。

通过开闭恒温槽30的上表面，能将阶梯规10以及标准量具2容纳到恒温槽30的内部。

在恒温槽30的上表面沿Y轴方向排列形成有多个具有开闭式的盖体的测量用开口31。

在恒温槽30的内部以阶梯规10的延伸方向Lt沿Y轴方向的方式支承阶梯规10。另外，标准量具2配置在阶梯规10的上表面侧(阶梯规10的与测量用开口31相对的一侧)，以标准量具2的延伸方向Lr沿Y轴方向延伸的方式与阶梯规10相互平行地支承标准量具2。

如图2所示，作为测量对象物的阶梯规10具有沿延伸方向Lt延伸的方柱状的主体，阶梯规10的上表面、底面以及各侧表面平行于与延伸方向Lt交叉的两个方向即高度方向Ht以及宽度方向Wt中的任一个方向。

在阶梯规10的上表面沿延伸方向Lt排列有多个量具状的凸部19。将各凸部19的延伸方向Lt的长度设为Dp，将各凸部19间的凹部的延伸方向Lt的间隔设为Dc。

在本实施方式中，将位于阶梯规10的一方的端部的凸部19的表面设为第1表面11，将位于另一方的端部的凸部19的表面设为第2表面12，测量上述第1表面11与第2表面12之间的距离来作为阶梯规10的长度Dx。

如图3所示，作为标准量规的标准量具2是沿延伸方向Lr延伸的量具，标准量具2的上表面、底面以及各侧表面平行于与延伸方向Lr交叉的两个方向即高度方向Hr以及宽度方向Wr中的任一个方向。

将标准量具2的位于延伸方向Lr的两端的一对端面设为第1基准表面2A以及第2基准表面2B。

标准量具2的第1基准表面2A与第2基准表面2B之间的距离即长度是Drx。基于作为测量对象物的阶梯规10的测量对象的长度Dx(标称尺寸、名义尺寸)，选择长度Drx比长度Dx短预定尺寸(例如凸部19的长度Dp量)的尺寸的标准量具2。

不仅已知标准量具2的长度Drx，而且也高精度地已知标准量具2的线膨胀系数，在进行后述的第1温度t1下的比较测量以及第2温度t2下的比较测量时，能够根据标准量具2的线膨胀系数高精度地计算各温度t1、t2下的长度Drx。

在图4中，上述阶梯规10以及标准量具2在恒温槽30内平行设置。

为了支承上述阶梯规10以及标准量具2，在恒温槽30内设置刚性较高的底板32，在底板32的上表面上设置有测量对象物支承台50以及标准量规支承台60。

测量对象物支承台50包括第1表面11侧的测量对象物第1支承台51和第2表面12侧的测量对象物第2支承台52。

标准量规支承台60包括第1基准表面2A侧的标准量规第1支承台61和第2基准表面2B侧的标准量规第2支承台62。

测量对象物第1支承台51

在图5中，测量对象物第1支承台51具有设置于底板32的基部511，沿基部511的两侧缘形成有立起部512、513。阶梯规10被容纳于立起部512、513之间的空间，并被支承在基部511上。

在基部511上沿宽度方向Wt并列设置有两组球514以及球保持件515。球保持件515具有在球514上滚动的许多个支承球，形成所谓的自由式球轴承或球式脚轮。

阶梯规10的底面与两个球514抵接，利用上述球514以及球保持件515在测量对象物第1支承台51与阶梯规10的底面之间形成平面与球的接触部502。

并且，利用上述两组接触部502将阶梯规10的载荷经由基部511和底板32支承于恒温槽30。

在接触部502，通过阶梯规10的底面和球514之间进行滚动，能使阶梯规10沿延伸方向Lt以及宽度方向Wt位移，且进行将高度方向H以及宽度方向Wt作为中心轴的旋转(偏转以及起伏)。

但是，阶梯规10的底面与球514抵接，沿高度方向Ht的位移受到限制。另外，由于球514为两组，所以将延伸方向Lt作为中心轴的旋转(滚动)也受到限制。

在立起部512与阶梯规10的侧表面之间设置有与位于阶梯规10与基部511之间的接触部502同样的球514以及球保持件515，由此形成平面与球的接触部504。

在立起部513与阶梯规10的侧表面之间设置有与位于阶梯规10与基部511之间的接触部502同样的球514以及球保持件515。而且，在球保持件515与立起部513之间设置有压缩螺旋弹簧516。利用上述球514、球保持件515以及压缩螺旋弹簧516形成推压部件505。

阶梯规10利用推压部件505接受沿宽度方向Wt的推压，借助接触部504被按压于立起部512，在宽度方向Wt上被限制位移。但是，推压部件505以及接触部504隔着球514与阶梯规10的侧表面接触，所以不会限制其他方向的位移，也不会限制将各方向作为中心轴的转动。

因而，在测量对象物第1支承台51上，利用两组接触部502支承阶梯规10的载荷，并且限制阶梯规10的沿高度方向Ht的位移。另外，利用接触部504以及推压部件505也限制阶梯规10的沿宽度方向Wt的位移，由此也确定阶梯规10的延伸方向Lt的朝向。

另一方面，在测量对象物第1支承台51上，允许延伸方向Lt的位移，也允许起伏以及偏转，当阶梯规10发生了热变形时，能够允许延伸方向Lt的伸缩。

测量对象物第2支承台52

在图6中，测量对象物第2支承台52具有设置于底板32的基部521和供阶梯规10的下表面载置的支承部522。

在基部521设置有球524以及球保持件525。球保持件525具有在球524上滚动的许多个支承球，形成所谓的自由式球轴承或球式脚轮。

在支承部522的下表面上形成有圆锥孔529，球524嵌入在圆锥孔529中。

利用上述圆锥孔529以及球524形成圆锥孔与球的接触部501。

因而，在测量对象物第2支承台52上，利用接触部501支承阶梯规10的载荷，并且阶梯规10的高度方向Ht的位移、宽度方向Wt的位移以及延伸方向Lt的位移全都受到限制。但是，在接触部501，以球524为中心，将高度方向Ht作为中心轴的旋转(偏转)、将宽度方向Wt作为中心轴的旋转(起伏)以及将延伸方向Lt作为中心轴的旋转(滚动)全被允许。

如此，利用测量对象物第1支承台51以及测量对象物第2支承台52支承阶梯规10。

由此，阶梯规10在测量对象物第1支承台51以及测量对象物第2支承台52上分别被限制宽度方向Wt的位置，且被支承为延伸方向Lt与恒温槽30以及三维测量机40的Y轴方向一致。

并且，在测量对象物第2支承台52的接触部501，延伸方向Lt的位置受到约束，但在测量对象物第1支承台51，允许延伸方向Lt的位移，由热变形导致的伸缩主要出现在第1表面11侧。

标准量规第1支承台61

在图7中，标准量规第1支承台61具有配置在底板32的上方的基部611和固定在基部611的下表面的支柱612，利用支柱612将标准量规第1支承台61支承于底板32。

在基部611上沿宽度方向Wr并列设置有两组球614以及球保持件615。球保持件615具有在球614上滚动的许多个支承球，形成所谓的自由式球轴承或球式脚轮。

两组球614以及球保持件615中的一组球614与标准量具2的下表面抵接，由此形成平面与球的接触部602。

两组球614以及球保持件615中的另一组球614嵌入在形成于标准量具2的下表面的圆锥孔619(参照图9)中，由此形成圆锥孔与球的接触部601。

因而，在标准量规第1支承台61上，利用沿宽度方向Wr并列的平面与球的接触部602以及圆锥孔与球的接触部601支承标准量具2的载荷，并且限制高度方向Hf的位移、宽度方向Wr的位移、延伸方向Lr的位移以及将延伸方向Lr作为中心轴的旋转(滚动)，允许将高度方向Hr作为中心轴的旋转(偏转)以及将宽度方向Wt作为中心轴的旋转(起伏)。

而且，在基部611形成有立起部610，在立起部610与标准量具2的上表面之间设置有与接触部602同样的球614及球保持件615，和朝向标准量具2的上表面对球614及球保持件615施力的压缩螺旋弹簧617，由此形成朝向下方对标准量具2加压的加压部件609。

利用这种加压部件609，在标准量规第1支承台61上，即使标准量具2的重量较小的情况下，也能可靠地维持下表面侧的接触部601、602的接触。

标准量规第2支承台62

在图8中，标准量规第2支承台62具有与标准量规第1支承台61同样的基部621、支柱622和立起部620。并且，利用球624、球保持件625以及压缩螺旋弹簧627构成同样的加压部件609。

另一方面，在标准量规第2支承台62上，代替标准量规第1支承台61上的平面与球的接触部602以及圆锥孔与球的接触部601，构成V形槽与球的接触部603。

在基部621的上表面设置有球624以及球保持件625。在相对的标准量具2的下表面上沿延伸方向Lr形成有V形槽628(参照图9)。使球624嵌入在该V形槽628中，构成V形槽与球的接触部603。

因而，在标准量规第2支承台62上，利用V形槽与球的接触部603支承标准量具2的载荷，并且限制高度方向Hr的位移以及宽度方向Wr的位移，允许延伸方向Lr的位移、将延伸方向Lr作为中心轴的旋转(滚动)、将高度方向Hr作为中心轴的旋转(偏转)以及将宽度方向Wr作为中心轴的旋转(起伏)。

如此，利用标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62支承标准量具2。

由此，在标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62上分别限制标准量具2的宽度方向Wr的位置，并将标准量具2支承为延伸方向Lr与恒温槽30以及三维测量机40的Y轴方向(即，阶梯规10的延伸方向Lt)一致。

并且，在标准量规第1支承台61的接触部601对延伸方向Lr的位置进行约束，但在标准量规第2支承台62上允许延伸方向Lr的位移，从而使由热变形导致的伸缩主要出现在第1基准表面2A侧。

线膨胀系数的测量步骤

在图10中表示使用线膨胀系数测量装置1来测量阶梯规10的线膨胀系数的步骤。

在测量开始时，首先，作为线膨胀系数测量装置1，将恒温槽30固定于三维测量机40，将阶梯规10以及标准量具2设置在恒温槽30的内部(处理S1)。

当在恒温槽30的内部设置阶梯规10以及标准量具2时，首先设置测量对象物第1支承台51以及测量对象物第2支承台52，利用测量对象物第1支承台51以及测量对象物第2支承台52支承阶梯规10。接着，以跨阶梯规10的方式设置标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62，利用标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62支承标准量具2。

如图11所示，在设置阶梯规10以及标准量具2时，调整阶梯规10以及标准量具2各自的延伸方向Lt、Lf的位置，使阶梯规10以及标准量具2各自的第2表面12和第2基准表面2B处于同一平面。

在此，将标准量具2的长度Drx设定为比阶梯规10的长度Dx短凸部19的长度Dx的量，所以在使第2基准表面2B与第2表面12对齐了时，第1基准表面2A距第1表面11为凸部19的长度Dx的量，与第1表面11最近的凸部19处于上表面侧未被标准量具2覆盖的状态。

当完成了阶梯规10以及标准量具2的设置(处理S1)后，将测量长度(阶梯规10的长度Dx)输入到三维测量机40中(处理S2)，执行不同的温度下的阶梯规10的长度的比较测量动作(处理S3～处理S5)。

首先，在将所有的测量用开口31封闭的状态下，将恒温槽30的内部温度设定为第1温度t1，等待预定时间后使温度稳定化(处理S3)。

当恒温槽30的内部稳定在第1温度t1后，进行阶梯规10以及标准量具2的坐标系决定(处理S4)。

详细而言，将第1表面11侧的测量用开口31开放，导入三维测量机40的探针46。并且，如图12所示，使探针46与阶梯规10的第1表面11进行3点以上的接触而检测出位置以及倾斜。进一步对设定有第1表面11的凸部19的上表面以及一方的侧表面，同样进行3点以上的接触，检测出位置以及倾斜。由此，取得第1表面11的中心位置的三维坐标和阶梯规10的延伸方向Lt的朝向。

同样，利用探针46进行标准量具2的第1基准表面2A和相邻的上表面以及侧表面的接触检测，取得第1基准表面2A的中心位置的三维坐标和标准量具2的延伸方向Lr的朝向。

进一步经过第2表面12侧的测量用开口31导入探针46，进行阶梯规10的第2表面12以及标准量具2的第2基准表面2B的测量，取得第2表面12以及第2基准表面2B的中心位置的三维坐标。

当完成了阶梯规10以及标准量具2的坐标系决定(处理S4)后，进行阶梯规10以及标准量具2的尺寸的比较测量，测量并记录届时的温度(处理S5)。

详细而言，根据由处理S4获得的坐标系，基于第1表面11的中心位置与第1基准表面2A的中心位置之间的距离以及第2表面12的中心位置与第2基准表面2B的中心位置之间的距离，根据第1基准表面2A与第2基准表面2B之间的距离(标准量具2的长度Drx)进行计算，从而能对第1表面11与第2表面12之间的距离(长度Dx的准确的值)进行比较测量。

由此，在完成了第1温度t1下的第1表面11与第2表面12之间的距离的比较测量后，将恒温槽30的内部温度改变为第2温度t2(处理S6)，重复进行上述比较测量动作(处理S3～处理S5)。

由此，获得第1温度t1下的长度Dx1和第2温度t2下的长度Dx2，所以能够作为阶梯规10的长度D，进行阶梯规10的第1表面11与第2表面12之间的区间的线膨胀系数α＝[(Dx1-Dx2)/D]/(t1-t2)的计算(处理S7)。另外，长度D可以是测得的长度Dx1和长度Dx2中的任一方，或是两者的平均值，还可以是阶梯规10的标称长度，在任一情况下，相对于热变形ΔD＝(Dx1-Dx2)而言，长度D都足够大，所以不影响线膨胀系数α的计算。

第1实施方式的效果

采用上述这样的本实施方式，能够获得以下这样的效果。

由于使用三维测量机40对作为测量对象物的阶梯规10的长度进行测量，所以不使用昂贵的光波干涉仪就能高精度地测量各种长度的阶梯规10的线膨胀系数。

而且，在本实施方式中，在使用三维测量机40测量阶梯规10的长度时，作为长度的标准，使用标准量具2，进行相对于该标准量具2的长度的比较测量。因此，长度测量的结果不依赖于三维测量机40的标度的精度，只依赖于标准量具2的精度，即使阶梯规10较长，也能确保高精度。

在本实施方式中，在进行比较测量时，进行坐标系决定(图10的处理S4)，该坐标系决定包括第1基准表面2A、第2基准表面2B、第1表面11以及第2表面12这几者的中心坐标的计算和标准量具2以及阶梯规10的相对于延伸方向Lr、Lt的倾斜的计算。

因此，即使是标准量具2的第1基准表面2A以及第2基准表面2B、和阶梯规10的第1表面11以及第2表面12为相对于延伸方向Lr、Lt倾斜的状态，也能根据各表面上的从探针46的接触位置到中心坐标的距离和各表面的倾斜校正由三维测量机40获得的检测位置。

并且，结合标准量具2以及阶梯规10的当下的状态决定各坐标系，根据该坐标系进行长度的测量，从而能够提高精度，将比较测量的精度维持为较高。

在本实施方式中，将作为阶梯规10的测量对象部位的第1表面11以及第2表面12配置在测量用开口31侧，并将标准量具2配置在测量用开口31侧，从而能以靠近第1表面11以及第2表面12的方式配置比较对象的第1基准表面2A以及第2基准表面2B，由此能够提高测量精度，并且能够实现测量动作的高效化和迅速化。

在本实施方式中，将标准量具2的从第1基准表面2A到第2基准表面2B的长度Drx设定为比阶梯规10的从第1表面11到第2表面12的长度Dx短一个凸部19的量的长度Dp。

因此，即使将标准量具2配置在阶梯规10的测量用开口31侧，并且利用标准量具2覆盖阶梯规10的表面，也能在第1表面11侧的端部附近，与标准量具2的长度较短相应地使阶梯规10的表面在测量用开口31侧露出。因而，在进行上述的坐标系决定时，使三维测量机40的探针46与该露出的表面接触，从而能够不与标准量具2干涉地检测阶梯规10的表面。

在本实施方式中，由于将第2基准表面2B和第2表面12配置在同一平面内，所以在如上述那样将标准量具2设为比阶梯规10短预定长度时，在处于与同一平面的一侧相反侧的端部(第1表面11和第1基准表面2A侧)，标准量具2与阶梯规10的长度的差达到最大，能使利用三维测量机40的探针46检测表面时的富余达到最大。

在本实施方式中，在测量对象物第1支承台51上，对于推压部件505和测量对象物第1支承台51与阶梯规10的侧表面的接触部504的组合，允许延伸方向Lt的位移，并且限制与延伸方向Lt交叉的两个方向(高度方向Ht和宽度方向Wt)的位移，所以利用该组合能够获得相当于运动学支承的V形槽与球的组合的功能。结果，在测量对象物第1支承台51以及测量对象物第2支承台52上，能够获得相当于运动学支承的功能，适当地进行延伸方向Lt以及与延伸方向Lt交叉的方向的位移限制以及转动限制。

在本实施方式中，利用标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62构成标准量规支承台60，在与标准量具2的底面之间能够构成具有圆锥孔与球的接触部601、平面与球的接触部602以及V形槽与球的接触部603这三个点的运动学支承，适当地进行延伸方向Lr以及与延伸方向Lr交叉的方向(高度方向Hr和宽度方向Wr)的位移限制以及转动限制。

在本实施方式中，由于设置有朝向下方对标准量具2加压的加压部件609，所以即使在标准量具2轻型的情况下，通过朝下加压，也能稳定地进行基于标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62的支承。

另外，本实施方式也能分别应对阶梯规10的长度更短的情况，或测量阶梯规10的中间部分的凸部19间的长度的情况。

在图11中，在设定阶梯规10的中间部分的长度的情况下，如单点划线所示，在中间部分的凸部19设定第1表面11，使用对应的长度的标准量具2设定第1基准表面2A，利用探针46进行各测量即可。此时，在将探针46导入到恒温槽30的内部时，使用多个测量用开口31中的、与第1表面11最近的测量用开口即可。

第2实施方式

在图13中表示本发明的第2实施方式。

在上述的第1实施方式中，在利用标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62支承标准量具2时，直接在标准量具2的下表面上形成圆锥孔619和V形槽628。

相对于此，在第2实施方式中，如图13所示，在标准量具2上安装支承配件71、72，在支承配件71、72的各下表面上形成圆锥孔619和V形槽628。

另外，第2实施方式的结构除了标准量具2的支承部分以外，其他与上述的第1实施方式相同，所以省略重复的说明，以下只说明与上述第1实施方式不同的部分。

另外，在本实施方式中，在标准量具2上安装有支承配件71、72，但也可以在阶梯规10上应用支承配件。

支承配件71设置在标准量具2的要被标准量规第1支承台61支承的位置。支承配件71具有支承板711和固定构件712，利用支承板711和固定构件712分别夹持标准量具2，从而将支承配件71固定在标准量具2上。

支承配件72设置在标准量具2的要被标准量规第2支承台62支承的位置。支承配件72具有支承板721和固定构件722，利用支承板721和固定构件722夹持标准量具2，从而将支承配件72固定在标准量具2上。

在支承板711的下表面上形成有圆锥孔619，在支承板711的下表面上形成有V形槽628。

利用上述结构，在支承配件71、72与标准量规第1支承台61以及标准量规第2支承台62之间，与第1实施方式的标准量具2的下表面(参照图9)同样地形成圆锥孔与球的接触部601、平面与球的接触部602以及平面与V形槽的接触部603。

在这样的本实施方式中，不在标准量具2的下表面上形成圆锥孔619和V形槽628，就能获得上述的第1实施方式的各效果。

由于不必在标准量具2的下表面上形成圆锥孔619和V形槽628，所以通过共用支承配件71、72，作为标准量具2，能够利用通用的构件，能够容易地应对各种尺寸。

第3实施方式

在图14以及图15中表示本发明的第3实施方式。

在上述的第1实施方式中，在恒温槽30的上表面形成用于导入探针46的测量用开口31，在恒温槽30的内部，使凸部19朝向阶梯规10的上表面侧(具有测量用开口31的一侧)，且在该侧平行地配置有标准量具2。

相对于此，在第3实施方式中，如图14以及图15所示，在恒温槽30A的侧表面形成用于导入探针46的测量用开口31A，沿该侧表面配置阶梯规10，并且在该侧表面与阶梯规10之间平行地配置标准量具2。

在这样的本实施方式中，也能获得与上述的第1实施方式同样的效果。

第4实施方式

在图16以及图17中表示本发明的第4实施方式。

在上述的第1实施方式中，在测量对象物第1支承台51(参照图5)上，在测量对象物第1支承台51与阶梯规10的下表面之间形成有两个平面与球的接触部502，以从侧表面夹持阶梯规10的方式形成有推压部件505以及接触部504。而且，在测量对象物第2支承台52(参照图6)中，在测量对象物第2支承台52与阶梯规10的下表面之间形成有圆锥孔与球的接触部501。

相对于此，在第4实施方式中，在测量对象物第1支承台51A(参照图16)上，在测量对象物第1支承台51A与阶梯规10的下表面之间形成有平面与球的接触部502以及圆锥孔与球的接触部501(圆锥孔519)，在测量对象物第2支承台52A(参照图17)上，在测量对象物第2支承台52A与阶梯规10的下表面之间形成有V形槽与球的接触部503(V形槽528)。

在这样的本实施方式中，在阶梯规10与测量对象物第1支承台51A以及测量对象物第2支承台52A之间能够形成相当于运动学支承的结构。

另外，也可以在测量对象物第1支承台51A与阶梯规10之间形成圆锥孔与球的接触部501，在测量对象物第2支承台52A与阶梯规10之间形成平面与球的接触部502以及V形槽与球的接触部503。

第5实施方式

在图18以及图19中表示本发明的第5实施方式。

在上述的第1实施方式中，在标准量规第1支承台61(参照图7)上，在标准量规第1支承台61与标准量具2的下表面之间形成有圆锥孔与球的接触部601以及平面与球的接触部602，而且在标准量规第2支承台62(参照图8)上，在标准量规第2支承台62与标准量具2的下表面之间形成有V形槽与球的接触部603。

相对于此，在第5实施方式中，在标准量规第1支承台61A(参照图18)上，在标准量规第1支承台61A与标准量具2的下表面之间形成两个平面与球的接触部602，以从侧表面夹持标准量具2的方式形成有推压部件605(球614、球保持件615和压缩螺旋弹簧616)以及接触部604(球614和球保持件615)。而且，在标准量规第2支承台62A(参照图19)上，在标准量规第2支承台62A与标准量具2的下表面之间形成有圆锥孔与球的接触部601(圆锥孔629)。

在这样的本实施方式中，也能在标准量具2与标准量规第1支承台61A以及标准量规第2支承台62A之间形成相当于运动学支承的结构。

另外，也可以在标准量规第1支承台61A与标准量具2之间形成V形槽与球的接触部603以及平面与球的接触部602，在标准量规第2支承台62A与标准量具2之间形成圆锥孔与球的接触部601。

第6实施方式

在图20中表示作为本实施方式中的测量对象物的阶梯规10。

在本实施方式中，在阶梯规10上设定三个测量区间S11、S12、S13。

第1测量区间S11的第1测量起点11S设定在阶梯规10的位于一方的端部的凸部19的表面(与延伸方向Lt交叉的表面)上，第1测量终点11E设定在阶梯规10的位于另一方的端部的凸部19的表面上。将第1测量区间长度设定为D11。

第2测量区间S12的第2测量起点12S设定在与上述的第1测量起点11S相同的表面上，第2测量终点12E设定在阶梯规10的位于中间位置的凸部19的表面上。将第2测量区间长度设为D12(<D11)。

第3测量区间S13的第3测量起点13S设定在与上述的第1测量起点11S相同的表面上，第3测量终点13E设定在阶梯规10的位于中间位置的凸部19的表面上。将第3测量区间长度设为D13(<D12)。

在图21以及图22中表示本实施方式的标准量具20。

标准量具20由三个量具21、22、23构成。

上述量具21～量具23分别具有相同的厚度(高度方向Hr的尺寸)以及宽度(宽度方向Wr的尺寸)，但各自的长度(延伸方向Lr的尺寸)不同。

即，量具21、22、23的长度分别设为D21、D22、D23，该长度是与上述的阶梯规10的三个测量区间S11、S12、S13(长度D11、D12、D13)相对应的长度。

利用上述的量具21、22、23在标准量具20上设定有三个基准区间S21、S22、S23。

第1基准区间S21的第1基准起点21S以及第1基准终点21E设定在量具21的两端面。第1基准区间长度D21设定得比对应的第1测量区间长度D11短一个凸部19的量的长度Dp。

第2基准区间S22的第2基准起点22S以及第2基准终点22E设定在量具21的两端面。第2基准区间长度D22设定得比对应的第2测量区间长度D12短一个凸部19的量的长度Dp。

第3基准区间S23的第3基准起点23S以及第3基准终点23E设定在量具21的两端面。第3基准区间长度D23设定得比对应的第3测量区间长度D13短一个凸部19的量的长度Dp。

在标准量具20上，在将三个量具21、22、23按照长度顺序叠合后，利用贯穿量具21、22、23的螺栓28、29将量具21、22、23束缚在一起。详细而言，利用螺栓28紧固量具21、22这两块，利用螺栓29紧固量具21～量具23这三块。

另外，作为使量具21～量具23叠合固定的部件，不限定于由螺栓29进行的紧固，也可以利用彼此的粘接、由带状构件进行的捆束等其他方法。

在三个量具21～量具23中的除最上层的量具23以外的两个量具21、22中分别形成通孔26、27。

通孔26形成在量具21的中间部分中的与设为量具22的第2基准终点22E的端部重合的部位，在束缚了量具21、22的状态下，量具22的端部处于向通孔26的开口内前突的状态。

通孔27形成在量具21、22的中间部分中的与设为量具23的第3基准终点23E的端部重合的部位，在束缚了量具21～量具23的状态下，量具21、22的各通孔27相互连通，并且量具23的端部处于向通孔27的开口内前突的状态。

在图23中表示将阶梯规10以及标准量具20容纳在恒温槽30内的状态。

在恒温槽30内，阶梯规10以及标准量具20平行地设置在恒温槽30内。即，以阶梯规10的延伸方向Lt、标准量具20的延伸方向Lr以及恒温槽30的Y轴方向全对齐为相同的方向的方式进行设置。

利用设置在恒温槽30内的支承体32、33支承阶梯规10的下表面侧。

在支承体32上，阶梯规10的延伸方向Lt以及宽度方向Wt的位移受到限制。但是，以延伸方向Lt、高度方向Ht以及宽度方向Wt各方向为中心的旋转全被允许。

在支承体33上，阶梯规10的宽度方向Wt的位移受到限制，但延伸方向Lt的位移被允许。而且，以延伸方向Lt、高度方向Ht以及宽度方向Wt各方向为中心的旋转全被允许。

作为这样的支承体32、33，能够利用所谓的运动学支承(由球与圆锥孔的接触带来的平移三自由度(日文：並進3自由度)(X、Y、Z)的约束、由球与V形槽的接触带来的旋转两自由度(日文：回転2自由度)(俯仰、偏摆)的约束、以及由球与平面的接触带来的旋转一自由度(日文：回転1自由度)(滚动)的约束)。

通过利用这样的支承体32、33进行支承，能将阶梯规10的延伸方向Lt始终维持为恒定，并且伴随热变形的伸缩主要出现在第1测量终点11E～第3测量终点13E侧。

利用设置在恒温槽30内的支承体34、35支承标准量具20的下表面侧，并且利用推压体36、37推压标准量具20的上表面侧。

在支承体34上，限制标准量具20的延伸方向Lt以及宽度方向Wt的位移。但是，以延伸方向Lt、高度方向Ht以及宽度方向Wt各方向为中心的旋转全被允许。

在支承体35上，限制标准量具20的宽度方向Wt的位移，但延伸方向Lt的位移被允许。而且，以延伸方向Lt、高度方向Ht以及宽度方向Wt各方向为中心的旋转全被允许。

这种支承体34、35能够利用所谓的运动学支承(由球与圆锥孔的接触带来的平移三自由度(X、Y、Z)的约束、由球与V形槽的接触带来的旋转两自由度(俯仰、偏摆)的约束、以及由球与平面的接触带来的旋转一自由度(滚动)的约束)。

通过利用这样的支承体34、35进行支承，能将标准量具20的延伸方向Lr始终维持为恒定，并且伴随热变形的伸缩主要出现在第1基准终点21E～第3基准终点23E侧。

推压体36、37具有具备弹性力的螺旋弹簧等，该推压体36、37与支承体34、35相对设置，将标准量具20按压于支承体34、35。

其中，推压体37与支承体35相对应地以允许标准量具20的延伸方向Lt的位移的方式使用所谓的自由式球轴承或球式脚轮。

利用这样的推压体36、37，即使在标准量具20为轻型的情况下，通过朝向支承体34、35进行推压，也能利用支承体34、35稳定地支承标准量具20。

在将标准量具20设置在恒温槽30内时，标准量具20以相对于阶梯规10向第1基准终点21E侧错开阶梯规10的一个凸部19的量的长度Dp的方式配置。

在该状态下，第1测量终点11E～第3测量终点13E和对应的第1基准终点21E～第3基准终点23E配置在彼此相同的位置(参照图21)。

在恒温槽30内，将标准量具20配置在阶梯规10的测量用开口31侧。

因而，在标准量具20的第1基准起点21S～第3基准起点23S以及第1基准终点21E～第3基准终点23E，通过将与阶梯规10最近的测量用开口31开放而导入探针46，能够利用探针46进行接触而检测位置。

另一方面，阶梯规10的测量用开口31侧的大部分被标准量具20覆盖，只有设定有第1测量起点11S～第3测量起点13S的凸部19的上表面处于未被覆盖的状态。

但是，在标准量具20中形成有通孔26、27，所以能够经过该通孔26、27导入探针46，由此探针46也能与第2测量起点12S以及第3测量起点13S接触。

由此，能够利用探针46与阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S以及第1测量终点11E～第3测量终点13E全都接触而检测位置。

线膨胀系数的测量步骤

在图24中表示由线膨胀系数测量装置1进行的阶梯规10的线膨胀系数的测量步骤。

在测量开始时，首先，作为线膨胀系数测量装置1，将恒温槽30固定于三维测量机40，将阶梯规10以及标准量具20容纳在恒温槽30的内部(处理ST1)。

在完成了阶梯规10以及标准量具20的设置(处理ST1)后，使所有的测量用开口31处于封闭的状态，将恒温槽30的内部温度设定为第1温度t1，等待预定时间后使温度稳定(处理ST2)。

在温度稳定后，利用三维测量机40使探针46移动，使与第1测量起点11S～第3测量起点13S最近的测量用开口31开放，使探针46与设定有第1测量起点11S～第3测量起点13S的端部的凸部19(未被标准量具20覆盖)的上表面以及侧表面接触，分别通过多点的位置检测来计测阶梯规10的方向(延伸方向Lt与Y轴方向的误差)(处理ST3)。

接着，使探针46与阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S接触，计测各位置，并且使探针46与标准量具20的第1基准起点21S～第3基准起点23S，计测各位置(处理ST4)。

接着，从另外的测量用开口31依次导入探针46，使探针46与阶梯规10的第3测量终点13E和标准量具20的第3基准终点23E、阶梯规10的第2测量终点12E和标准量具20的第2基准终点22E、阶梯规10的第1测量终点11E和标准量具20的第1基准终点21E分别接触，计测各位置(处理ST5)。

由此，根据第1测量起点11S～第3测量起点13S和第1测量终点11E～第3测量终点13E，计算第1测量区间S11～第3测量区间S13的区间长度D11～D13。另外，根据第1基准起点21S～第3基准起点23S和第1基准终点21E～第3基准终点23E计算第1基准区间S21～第3基准区间S23的区间长度D21～D23。

在此，预先高精度地测量标准量具20的第1区间长度D21～第3区间长度D23。因而，将区间长度D21～D23的已知的值与计测得到的值的差分应用到计测得到的第1区间长度D11～第3区间长度D13中进行校正，从而能够进行将标准量具20的基准区间S21～S23作为基准的阶梯规10的测量区间S11～测量区间S13的长度的比较测量(处理ST6)。

接着，将恒温槽30的内部温度设定为第2温度t2，等待预定时间后使温度稳定(处理ST7)。

并且，与第1温度t1下的处理ST2～ST6同样地执行处理ST8、处理ST9、处理ST10以及处理ST11。上述处理ST8～ST11为与上述的处理ST2～ST6相同的内容，所以省略重复的说明。

通过以上处理，能够获得第1温度t1下的第1测量区间长度D11～第3测量区间长度D13和第2温度t2下的第1测量区间长度D11～第3测量区间长度D13，所以能够据此获得第1测量区间S11～第3测量区间S13的线膨胀系数α11～α13。

即，在将第1温度t1下的第1测量区间长度设为D11(t1)，将第2温度t2下的第1测量区间长度设为D11(t2)，将第1测量区间的名义尺寸设为D11(名义尺寸)时，线膨胀系数α11为下述算式。

α11＝(D11(t1)-D11(t2))/(D11·(t1-t2))

并且，其他的区间S12、S13也进行同样的计算，从而能够获得第1测量区间S11的线膨胀系数α11、第2测量区间S12的线膨胀系数α12以及第3测量区间S13的线膨胀系数α13(处理ST12)。

第6实施方式的效果

采用上述这样的本实施方式，能够获得以下这样的效果。

在本实施方式中，关于作为阶梯规10的中间部分的第1测量区间S11～第3测量区间S13的各测量区间，能够根据第1温度t1下的测量长度D11～D13和第2温度t2下的测量长度D11～D13算出线膨胀系数α11～α13，也能高效地测量阶梯规10的中间部分的每个区间的线膨胀系数。

在本实施方式中，由于使用三维测量机40进行作为测量对象物的阶梯规10的长度测量，所以不使用昂贵的光波干涉仪就能高精度地测量各种长度的阶梯规10的线膨胀系数。

而且，在使用三维测量机40测量阶梯规10的长度时，作为长度的基准，使用标准量具20，进行相对于该标准量具20的长度的比较测量。因此，长度测量的结果不依赖于三维测量机40的标度的精度，只依赖于标准量具20的精度，即使阶梯规10较长，也能确保高精度。

而且，在本实施方式中，标准量具20以及阶梯规10均被容纳在恒温槽30内，所以在利用三维测量机40进行各测量区间的长度的比较测量时，仅开闭恒温槽的测量用开口31而导入或取出探针46即可。也就是说，在从第1温度t1下的各测量区间的比较测量到第2温度t2下的各测量区间的比较测量的期间内，完全不必进行标准量具20的更换以及取出放入用的恒温槽30的开放，能使恒温槽30内的温度变化限于最小程度，也能使测量作业时间为最小程度。

在本实施方式中，标准量具20形成有通孔26、27，所以即使在将标准量具20配置在阶梯规10的测量用开口31侧的情况下，也能经过通孔26、27导入探针46，从而能够可靠地检测出所有的测量起点以及测量终点的位置。

在本实施方式中，通过将现有的量具21～量具23束缚多个，能够形成标准量具20。多个量具21～量具23各自的两端面作为基准起点21S～基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E来形成基准区间S21～基准区间S23，所以通过捆扎，能在标准量具20上形成多种长度的基准区间S21～基准区间S23。因而，能够简单且便宜地制造出形成多种长度的基准区间S21～基准区间S23的标准量具20。

并且，在捆扎多个量具21～量具23时，从全长较长的量具开始使多个量具依次叠合，从而能从测量用开口31侧导入探针46而使探针46与所有的基准起点21S～基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E接触。

第7实施方式

在图25以及图26中表示本发明的第7实施方式的标准量具20A以及阶梯规10。

在本实施方式中，除标准量具20A以外的结构以线膨胀系数测量装置1为首与上述的第6实施方式相同。因而，以下只说明与第6实施方式不同的部分。

在上述的第6实施方式中，如图21所示，为了测量从阶梯规10的图中左端到右端的第1测量区间S11、从该左端到中间位置的第2测量区间S12以及第3测量区间S13的线膨胀系数，设定了与上述各测量区间对应的第1基准区间S21～第3基准区间S23。并且，在标准量具20上，以使第1基准起点21S～第3基准起点23S对齐的方式束缚了三个量具21～量具23。

相对于此，在本实施方式中，作为标准量具20A，使用同样的三个量具21A～量具23A，在束缚时未使第1基准起点21S～第3基准起点23S对齐。

在图25中表示在本实施方式中使阶梯规10的测量区间S11～测量区间S13的中央部分彼此对齐，换而言之设定为套盒状。

因此，为了将标准量具20A的基准区间S21～基准区间S23也设置成对应的配置，使量具21A～量具23A的中央部分彼此叠合。

三个量具21A、22A、23A由中央的螺栓29紧固。作为将量具21A～量具23A叠合固定的方法，不限定于由螺栓29进行的紧固，也可以利用彼此的粘接、由带状构件进行的捆束等其他方法。

其中，在量具21A、22A的两处部位形成有彼此连通的通孔27，在量具21A的两处部位形成有通孔26。

在这样的本实施方式中，利用与上述的第6实施方式同样的测量步骤也能获得同样的效果。

这样，在本发明中，通过分开使用标准量具20、20A，能够将阶梯规10的任意的区域作为测量区间，测量该区域的线膨胀系数。

第8实施方式

在图27以及图28中表示本发明的第8实施方式的标准量具20B以及阶梯规10。

在本实施方式中，除标准量具20B以外的结构以线膨胀系数测量装置1为首与上述的第6实施方式相同。因而，以下只说明与第6实施方式不同的部分。

在上述的第6实施方式中，将三个量具21～量具23束缚在一起而形成标准量具20，利用各量具21～量具23的两端面构成了第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

相对于此，在本实施方式中，作为标准量具20B，在一个量具21B上形成多个通孔26B。在本实施方式中，通孔26B兼作检测孔，利用各通孔26B的中心轴位置规定了第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

量具21B是与上述的第6实施方式的量具21同样的构件。

兼作检测孔的通孔26B形成在量具21B的6处部位。

其中，图27中左侧的三个分别设定在要成为第1基准起点21S～第3基准起点23S的位置，即，设定在与作为测量对象物的阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S相对应的位置。

另一方面，图27中右侧的三个分别设定在要成为第1基准终点21E～第3基准终点23E的位置，即，设定在与作为测量对象物的阶梯规10的第1测量终点11E～第3测量终点13E相对应的位置。

在这样的本实施方式中，使探针46与兼作检测孔的六个通孔26B各通孔的内周面的3点以上接触，从而能够计测各通孔的中心轴线位置，即，第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E的位置。

另外，能将探针46分别贯穿兼作检测孔的六个通孔26B，来计测阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S以及测量终点11E～测量终点13E的位置。

因而，能够根据上述各点判定标准量具20B的各基准区间长度，对阶梯规10的测量区间长度进行比较测量，能够利用与上述的第6实施方式同样的测量步骤获得同样的效果。

另外，在本实施方式中，将阶梯规10上的设定有第1测量起点11S的凸部19配置为使设定有该第1测量起点11S的端面、一方的侧表面以及上表面出现在标准量具20B的通孔26B的开口区域内。

由此，通过将探针46从上方贯穿通孔26B而与凸部19的端面、侧表面以及上表面抵接，能够检测各通孔的位置，计测阶梯规10的方向(延伸方向Lt与Y轴方向的误差)(第6实施方式中的图24的处理ST3)。

这一点在后述的第9实施方式以及第10实施方式中也是同样的。

第9实施方式

在图29以及图30中表示本发明的第9实施方式的标准量具20C以及阶梯规10。

在本实施方式中，除标准量具20C以外的结构以线膨胀系数测量装置1为首与上述的第6实施方式相同。因而，以下只说明与第6实施方式不同的部分。

在上述的第6实施方式中，将三个量具21～量具23束缚在一起而形成标准量具20，利用各量具21～量具23的两端面构成了第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

相对于此，在本实施方式中，作为标准量具20C，在一个量具21C上形成有多个通孔26C，并且在该通孔26C附近的量具21C的表面固定有六个检测球24。利用通过这些检测球24的中心且与量具21C垂直的轴线规定第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

检测球24例如由与量具21C相同的材质形成，被精加工成高精度的球面。并且，在利用形成在量具21C的表面的圆锥状的孔定位了检测球24的状态下，利用粘接剂等将检测球24固定在量具21C上。

在这样的本实施方式中，使探针46在各检测球24上与球面的4点以上接触，从而能对表示各检测球的中心点或第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E的轴线的位置进行计测。

另外，能将探针46贯穿各通孔26C而计测阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S以及测量终点11E～测量终点13E的位置。

因而，能够根据上述各点测量标准量具20C的各基准区间长度，对阶梯规10的测量区间长度进行比较测量，能够利用与上述的第6实施方式同样的测量步骤获得同样的效果。

第10实施方式

在图31以及图32中表示本发明的第10实施方式的标准量具20D以及阶梯规10。

在本实施方式中，除标准量具20D以外的结构以线膨胀系数测量装置1为首与上述的第6实施方式相同。因而，以下只说明与第6实施方式不同的部分。

在上述的第6实施方式中，将三个量具21～量具23束缚在一起而形成标准量具20，利用各量具21～量具23的两端面构成了第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

相对于此，在本实施方式中，作为标准量具20D，在一个量具21D上形成有多个通孔26D，并且在量具21D的该通孔附近的表面固定有六个检测圆柱25。利用这些检测圆柱25的中心轴线规定第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

检测圆柱25例如由与量具21D相同的材质形成，其外周面被精加工成高精度的圆筒面。并且，利用粘接剂等将检测圆柱25固定在量具21C的表面的预定位置。

在这样的本实施方式中，使探针46在各检测圆柱25上与外周的圆筒面的3点以上接触，从而能对表示各检测圆柱的中心轴线或第1基准起点21S～第3基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E的轴线的位置进行计测。

另外，能将探针46贯穿各通孔26D而计测阶梯规10的第1测量起点11S～第3测量起点13S以及测量终点11E～测量终点13E的位置。

因而，能够根据上述各点测量标准量具20D的各基准区间长度，对阶梯规10的测量区间长度进行比较测量，能够利用与上述的第6实施方式同样的测量步骤获得同样的效果。

第11实施方式

测量对象物以及标准量规

在图33中表示作为本实施方式中的测量对象物的阶梯规10。

利用阶梯规10位于其一方的端部的凸部19的第1表面11与位于另一方的端部的凸部19的第2表面12之间的距离规定长度Ds。

在本实施方式中，将比长度Ds短一个凸部19的量的长度Dt＝Ds-Dp的部分设为测量对象区间。

如图34以及图35所示，作为标准量规的标准量具20E是沿延伸方向Lf延伸的长条的量具，使标准量具20E的上表面、底面以及各侧表面与阶梯规10的高度方向Ht以及宽度方向Wt中的任一方向平行。

将标准量具20E的位于延伸方向Lr的两端的一对端面设为第1基准表面2A以及第2基准表面2B，将上述第1基准表面2A以及第2基准表面2B的距离设为标准量规长度Dr。

利用在后述的第1温度t1与第2温度t2之间的温度变化上可以忽略精度上的膨胀的极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制造标准量具20E。另外，也可以利用膨胀系数已知的材质制成标准量具20E。

上述阶梯规10以及标准量具20E平行地设置在恒温槽30内。

为了支承上述阶梯规10以及标准量具20E，在恒温槽30内设置有图35所示那样的测量对象物支承台50以及标准量规支承台60。

测量对象物支承台50具有在第1表面11侧支承阶梯规10的下表面的测量对象物第1支承台51和在第2表面12侧支承阶梯规10的下表面的测量对象物第2支承台52。

测量对象物第1支承台51设为限制阶梯规10的延伸方向Lt的位移的结构，但测量对象物第2支承台52设为允许阶梯规10的延伸方向Lt的位移的结构。

标准量规支承台60具有在第1基准表面2A侧支承阶梯规10的下表面的标准量规第1支承台61和在第2基准表面2B侧支承阶梯规10的下表面的标准量规第2支承台62。

而且，标准量规支承台60具有：第1推压部63，其推压阶梯规10的上表面而将阶梯规10按压于标准量规第1支承台61；以及第2推压部64，其推压阶梯规10的上表面而将阶梯规10按压于标准量规第2支承台62。

标准量规第1支承台61以及第1推压部63设为限制阶梯规10的延伸方向Lt的位移的结构，但标准量规第2支承台62以及第2推压部64设为允许阶梯规10的延伸方向Lt的位移的结构。

上述标准量规第1支承台61、标准量规第2支承台62、第1推压部63以及第2推压部64全支承在移动台76上。

移动台76借助辊能在一对移动轨道77上水平移动，利用沿侧表面延伸的导轨73限制移动台76的移动方向，由此能使移动台76沿延伸方向Lt、Lr移动。

而且，滚珠丝杠机构74与移动台76相连接，通过利用电机75进行驱动，能使移动台76以及标准量具20E向沿延伸方向Lt、Lr的任意位置移动。

利用上述移动台76、移动轨道77、导轨73、滚珠丝杠机构74以及电机75构成标准量规移动机构70。

比较测量区间的分配

在本实施方式中，针对阶梯规10的测量对象区间(长度Dt)分配出与标准量具20E(长度Dr)相对应的多个比较测量区间。

当在测量对象区间分配比较测量区间时，预先使用标准量规长度Dr相对于测量对象区间长度Dt成为整数比的标准量具20E，将测量对象区间长度Dt与标准量规长度Dr的差的整数分之一设为错开量Dd，在上述测量对象区间分配出比如下数值多1的分配数量n的比较测量区间：利用测量对象区间长度Dt与标准量规长度Dr的差除以错开量Dd而得到的数值。

即，作为标准量规长度Dr和比较测量区间的分配数量n，使错开量Dd＝(Dt-Dr)/(n-1)，使测量对象区间长度Dt＝Dr+(n-1)·Dd。

由此，在长度Dt的测量对象区间分配出n个长度Dr的比较测量区间，各比较测量区间的起点处于依次逐个错开了错开量Dd的状态。

并且，将第n个比较测量区间Mn的起点设为自测量对象区间的起点(位置P0)偏离了(n-1)个错开量Dd的量的点，第n个比较测量区间的终点是距测量对象区间的起点的距离为长度Dr+(n-1)·Dd的位置。

作为具体的一例，在本实施方式中，只要阶梯规10上的测量对象区间长度Dt＝1500mm，就能使用达到比率3：2的标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E。

并且，作为上述测量对象区间长度Dt与标准量规长度Dr的差500mm的整数分之一，能够设定为：错开量Ds＝250mm(1/2)，分配数量n＝(500/250)+1＝3。

在图36中表示本实施方式中的各比较测量区间的配置。

第1比较测量区间M1的起点与测量对象区间的起点(位置P0)一致，第1比较测量区间M1的终点是距测量对象区间的起点的距离为长度Dr的位置P4。

第2比较测量区间M2的起点设为自测量对象区间的起点(位置P0)只偏离了错开量Dd的位置P1，第2比较测量区间M2的终点是距测量对象区间的起点的距离为长度Dr+1·Dd的位置P5。

第3比较测量区间M3的起点设为自测量对象区间的起点(位置P0)偏离了两个错开量Dd的量的位置P2，第3比较测量区间M3的终点是距测量对象区间的起点的距离为长度Dr十2·Dd的位置P6。

如此，在本实施方式中，各比较测量区间M1～M3排列在各错开了错开量Dd的位置，将每个错开量Dd的区间作为分隔界限，使各比较测量区间M1～M3重合。

因而，能以每个错开量Dd的各区间为单位进行在各比较测量区间获得的区间线膨胀系数的计算，使运算处理高效化。

即，在本实施方式中，当在各比较测量区间计算了区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3后，能够取得以每个长度Dd的各区间重合的比较测量区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的平均值，利用各比较测量区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3，能够高精度且可靠地求出测量对象区间整体的线膨胀系数α。

为此，在本实施方式中，在一连串的测量对象区间分配出多个合计区间。

合计区间的分配

在本实施方式中，在计算测量对象区间(长度Dt)整体的线膨胀系数α时，在测量对象区间分配出每隔错开量Dd分隔开的多个合计区间Cn。进一步在合计区间Cn基于合计区间Cn的长度与测量对象区间的长度Dt的比率，设定各合计区间Cn的加权系数c。另外，由于各合计区间Cn的长度相同，所以所有的合计区间Cn的加权系数c为相同的值。

通过设定这样的合计区间Cn，能求出在各合计区间Cn被分配为合计区间Cn的、即在相同的合计区间Cn重复的比较测量区间(在本实施方式中为M1～M3)的区间线膨胀系数(M1～M3的α1～α3等)的平均值αn。

而且，针对每个合计区间Cn求出区间线膨胀系数的平均值αn与加权系数c的积c·αn，得出所有的合计区间量的积c·αn的总和，从而能够求出测量对象区间整体的线膨胀系数α。

在图36中，在本实施方式中，分配出六个合计区间C1～合计区间C6。

在本实施方式的测量对象区间Dt配置有三个比较测量区间M1～M3，分别错开了错开量Dd地配置，并且将各比较测量区间的长度Dr设为错开量Dd的4倍。因而，测量对象区间Dt能够分隔为各自的长度相当于错开量Dd的六个合计区间C1～合计区间C6。

将第1合计区间C1设为从第1比较测量区间M1的起点(位置P0)到第2比较测量区间M2的起点(位置P1)的长度Dd的区间。在该合计区间C1只分配有第1比较测量区间M1。

将第2合计区间C2设为从第2比较测量区间M2的起点(位置P1)到第3比较测量区间M3的起点(位置P2)的长度Dd的区间。在该合计区间C2重复分配有第1比较测量区间M1以及第2比较测量区间M2这两个比较测量区间。

将第3合计区间C3设为从第3比较测量区间M3的起点(位置P2)到测量对象区间的中点(位置P3)的长度Dd的区间。在该合计区间C3重复分配有第1比较测量区间M1、第2比较测量区间M2以及第3比较测量区间M3这三个比较测量区间。

将第4合计区间C4设为从测量对象区间的中点(位置P3)到第1比较测量区间M1的终点(位置P4)的长度Dd的区间。在该合计区间C4重复分配有第1比较测量区间M1、第2比较测量区间M2以及第3比较测量区间M3这三个比较测量区间。

将第5合计区间C5设为从第1比较测量区间M1的终点(位置P4)到第2比较测量区间M2的终点(位置P5)的长度Dd的区间。在该合计区间C5重复分配有第2比较测量区间M2以及第3比较测量区间M3这两个比较测量区间。

将第6合计区间C6设为从第2比较测量区间M2的终点(位置P5)到第3比较测量区间M3的终点(位置P6)的长度Dd的区间。在该合计区间C6只分配有第3比较测量区间M3。

上述第1合计区间C1～第6合计区间C6的长度分别为Dd＝Dr/6。因而，将各合计区间C1～合计区间C6的加权系数设定为c＝1/6。

通过设定以上那样的合计区间C1～合计区间C6，能在各比较测量区间M1～M3计算了区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3后，取得以每个长度Dd的各合计区间C1～合计区间C6重合的比较测量区间M1～比较测量区间M3的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的平均值αn，并且使各合计区间的加权、即在上述的例子中是与六个区间对应的c＝1/6与各区间的区间线膨胀系数的平均值αn相乘，求出所有的合计区间的积c·αn的总和，从而能够高精度且可靠地求出测量对象区间的整体的线膨胀系数α。

详细而言，为下述算式。

α＝(1/6)(α1) …合计区间C1量

+(1/6)(α1+α2)/2 …合计区间C2量

+(1/6)(α1+α2+α3)/3 …合计区间C3量

+(1/6)(α1+α2+α3)/3 …合计区间C4量

+(1/6)(α2+α3)/2 …合计区间C5量

+(1/6)(α3) …合计区间C6量

线膨胀系数的测量步骤

在图37中表示使用线膨胀系数测量装置1测量阶梯规10的线膨胀系数的步骤。

在测量开始时，首先，作为线膨胀系数测量装置1，在三维测量机40上固定恒温槽30，将阶梯规10以及标准量具20E设置在恒温槽30的内部(处理S1)。

然后，使所有的测量用开口31处于封闭的状态，将恒温槽30的内部温度设定为第1温度t1，等待预定时间后使温度稳定(处理S2)。

当恒温槽30的内部稳定为第1温度t1后，进行阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S3)。

详细而言，将恒温槽30的测量用开口31开放而导入三维测量机40的测量探针46，检测阶梯规10以及标准量具20E的端面、上表面以及侧表面的多个点的坐标，从而取得成为阶梯规10以及标准量具20E各自的延伸方向Lt、Lr的朝向以及位置测量的基准的坐标系。

当完成了阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S3)后，对各比较测量区间M1～M3进行阶梯规10以及标准量具20E的尺寸的比较测量(处理S4～处理S8)。

首先，使标准量规移动机构70的移动台76移动而将标准量具20E配置在第1比较测量区间M1中(处理S4)。

然后，使与第1比较测量区间M1的起点位置(位置P0)最近的测量用开口31开放，从此测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20E各自的与第1比较测量区间M1的起点位置对应的部位(这里为第1表面11以及第1基准表面2A)的位置(处理S5)。

接着，使与第1比较测量区间M1的终点位置(位置P4)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20E各自的与第1比较测量区间M1的终点位置对应的部位(标准量具20E的第1基准表面2A以及阶梯规10的对应的凸部19)的位置(处理S6)。

由此，在第1比较测量区间M1计测阶梯规10以及标准量具20E各自的起点位置以及终点位置。并且，通过进行将标准量具20E作为基准的比较测量运算，来测量第1温度t1下的阶梯规10的第1比较测量区间M1的长度Dt11(处理S7)。

当完成了第1比较测量区间M1的比较测量后，判定反复状态(处理S8)，对第2比较测量区间M2以及第3比较测量区间M3反复进行同样的处理S4～处理S8。

并且，当对所有的比较测量区间M1～比较测量区间M3测量了第1温度t1下的阶梯规10的长度Dt11～长度Dt31后，结束第1温度t1下的测量，进入第2温度下的测量。

即，使所有的测量用开口31处于封闭的状态，将恒温槽30的内部温度设定为第2温度t2，等待预定时间后使温度稳定(处理S9)。

当恒温槽30的内部稳定为第2温度t2后，进行阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S10)。另外，处理S10与上述的处理S3相同。

接着，对第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3进行阶梯规10以及标准量具20E的尺寸的比较测量(处理S11～处理S15)。另外，处理S11～处理S15与上述的处理S4～处理S8相同。

由此，当对所有的比较测量区间M1～比较测量区间M3完成了第2温度t2下的阶梯规10的长度Dt12～长度Dt32的测量后，结束第2温度t2下的测量。

由此，在对第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3分别完成了第1温度下的阶梯规10的长度Dt11～长度Dt31以及第2温度t2下的阶梯规10的长度Dt12～长度Dt32的测量后，计算各比较测量区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3(处理S16)。

α1＝[(Dt11-Dt12)/Dt11]/(t1-t2)

α2＝[(Dt21-Dt22)/Dt21]/(t1-t2)

α3＝[(Dt31-Dt32)/Dt31]/(t1-t2)

而且，当完成了各比较测量区间M1～M3的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的计算后，计算测量对象区间的线膨胀系数α(处理S17)。

在进行该计算时，使用上述的第1合计区间C1～第6合计区间C6。即，取得以每个长度Dd的各合计区间C1～合计区间C6重合的比较测量区间M1～比较测量区间M3的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的平均值αn，并且使各比较测量区间的加权系数c＝1/6与各区间的区间线膨胀系数的平均值αn相乘，求出所有的合计区间的积c·αn的总和，从而计算测量对象区间的整体的线膨胀系数α。

第11实施方式的效果

在本实施方式中，能以覆盖阶梯规10的整个测量对象区间的方式配置多个比较测量区间M1～比较测量区间M3，进行各比较测量区间的阶梯规10的长度Dt11～长度Dt31、长度Dt12～长度Dt32的比较测量，根据第1温度t1以及第2温度t2下的各比较测量区间的长度的差，计算各比较测量区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3，从而能够计算整体的线膨胀系数α。

因而，在本实施方式中，即使阶梯规10的测量对象区间Dt的长度比标准量具20E的长度Dr长，也能在各比较测量区间M1～比较测量区间M3内进行使用了标准量具20E的比较测量。

在比较测量区间M1～比较测量区间M3的各比较测量区间的阶梯规10的长度的比较测量中，使用三维测量机40进行相对于标准量具20E的长度Dr的比较测量，所以不使用昂贵的光波干涉仪，就能以低成本进行高精度的测量。

在本实施方式中，使用三维测量机40，并且进行相对于标准量具20E的长度的比较测量，所以长度测量的结果不依赖于三维测量机40的标度的精度，只依赖于标准量具20E的精度。并且，即使阶梯规10的测量对象区间较长，也能使各比较测量区间M1～比较测量区间M3比该测量对象区间短，所以能将现有的标准量具20E用作标准量规，实现低成本。

而且，作为标准量规的标准量具20E以及作为测量对象物的阶梯规10均被容纳在恒温槽30内，在由三维测量机40进行的各比较测量区间的长度的比较测量中，仅开闭恒温槽30的测量用开口31而导入或取出测量探针46即可。

并且，通过准备与各比较测量区间M1～比较测量区间M3相对应的标准量具20E，不必在测量作业的中途将标准量具20E放入到恒温槽30中或从恒温槽30中取出标准量具20E，从而能使测量作业中的恒温槽30内的温度变化限于最小程度，也能使测量作业时间为最小程度。

由此，采用本实施方式，即使是超过了标准量规(标准量具20E)的长度的宽大的尺寸标准器(阶梯规10)，也能高精度且便宜地进行遍布该尺寸标准器的全长的线膨胀系数的测量。

在本实施方式中，将长度Dr的比较测量区间M1～比较测量区间M3设定为分配数量n＝3，使各比较测量区间逐个错开了错开量Dd地排列，从而能够覆盖长度Dt的整个测量对象区间。

并且，能够取得比较测量区间M1～比较测量区间M3彼此重合的区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的平均值，从而能够高精度且可靠地求出测量对象区间的整体的线膨胀系数α。

特别是在本实施方式中，在测量对象区间分配出多个合计区间C1～合计区间C6，在各合计区间取得区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3的平均值，并且在利用合计区间C1～合计区间C6的加权系数c对各平均值加权后求和，从而能够高效地测量高精度的线膨胀系数α。

在本实施方式中，将标准量规移动机构70设置在恒温槽30内，利用移动台76使标准量具20E向多个比较测量区间M1～比较测量区间M3的各比较测量区间移动，所以能使标准量具20E依次向多个比较测量区间M1～比较测量区间M3移动。

因此，能在多个比较测量区间M1～比较测量区间M3中共用一个标准量具20E，也能防止测量精度的不均。

在本实施方式中，利用极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制造标准量具20E，所以能够省略进行第1温度t1与第2温度t2之间的标准量具20E的长度的温度校正。

另外，在利用膨胀系数已知的材质制造标准量具20E的情况下，在第1温度t1以及第2温度t2下通过温度校正来计算各温度下的高精度的标准量规的长度，从而能够高精度地进行比较测量。

比较测量区间的不同的设定例

在上述的第11实施方式中，设定了三个比较测量区间M1～比较测量区间M3。

如图38所示，在第11实施方式中，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝1500mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量为Dd＝250mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝1500mm成2：3这样的整数比。

错开量Dd＝250mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差500mm的1/2(整数分之一)。

对于在测量对象区间分配比较测量区间的分配数量n，设为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差500mm除以错开量Dd＝250mm而得到的数值2多1的分配数量n＝3。

作为合计区间，测量对象区间的长度Dt＝1500mm，错开量Dd＝250mm，所以设定了Dt/Dd＝六个的合计区间C1～合计区间C6。

相对于此，能够进行以下这样的不同的设定。

如图39所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝1500mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝500mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝1500mm成2：3这样的整数比。

错开量Dd＝500mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差500mm的1/1(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差500mm除以错开量Dd＝500mm而得到的数值1多1的分配数量n＝2即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝三个的合计区间C1～合计区间C3即可。

如图40所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝1500mm，使用标准量规长度Dr＝750mm的标准量具20E，使错开量Dd＝250mm。

标准量规长度Dr＝750mm与测量对象区间的长度Dt＝1500mm成1：2这样的整数比。

错开量Dd＝250mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差750mm的1/3(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差750mm除以错开量Dd＝250mm而得到的数值3多1的分配数量n＝4即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝六个的合计区间C1～合计区间C6即可。

如图41所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝2000mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝500mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝2000mm成1：2这样的整数比。

错开量Dd＝500mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差1000mm的1/2(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差1000mm除以错开量Dd＝500mm而得到的数值2多1的分配数量n＝3即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝四个的合计区间C1～合计区间C4即可。

如图42所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝2000mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝250mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝2000mm成1：2的这样整数比。

错开量Dd＝250mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差1000mm的1/4(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差1000mm除以错开量Dd＝250mm而得到的数值4多1的分配数量n＝5即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝八个的合计区间C1～合计区间C8即可。

如图43所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝2000mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝1000mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝2000mm成1：2这样的整数比。

错开量Dd＝1000mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差1000mm的1/1(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差1000mm除以错开量Dd＝1000mm而得到的数值1多1的分配数量n＝2即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝两个的合计区间C1～合计区间C2即可。

另外，在图43的设定例中，比较测量区间M1、M2仅并列，并未相互重合。并且，合计区间C1、C2与比较测量区间M1、M2相同，在各合计区间C1、C2中，比较测量区间M1、M2未重合，所以也可以省略合计区间的平均值的计算以及伴随加权的总和计算。

如图44所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝3000mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝500mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝3000mm成1：3这样的整数比。

错开量Dd＝500mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差2000mm的1/4(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差2000mm除以错开量Dd＝500mm而得到的数值4多1的分配数量n＝5即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝六个的合计区间C1～合计区间C6即可。

如图45所示，也可以是，相对于阶梯规10的测量对象区间的长度Dt＝3000mm，使用标准量规长度Dr＝1000mm的标准量具20E，使错开量Dd＝1000mm。

标准量规长度Dr＝1000mm与测量对象区间的长度Dt＝3000mm成1：3这样的整数比。

错开量Dd＝1000mm为标准量规长度Dr与测量对象区间的长度Dt的差2000mm的1/2(整数分之一)。

在该情况下，分配数量n为比利用测量对象区间的长度Dt与标准量规长度Dr的差2000mm除以错开量Dd＝1000mm而得到的数值2多1的分配数量n＝3即可。

另外，合计区间设定为Dt/Dd＝三个的合计区间C1～合计区间C3即可。

另外，在图45的设定例中，比较测量区间M1～比较测量区间M3仅排列，未相互重合。并且，合计区间C1～合计区间C3与比较测量区间M1～比较测量区间M3相同，在各合计区间，比较测量区间M1～比较测量区间M3未重合，所以也可以省略合计区间的平均值的计算以及伴随加权的总和计算。

第12实施方式

在图46～图48中表示本发明的第12实施方式。

本第12实施方式的基本结构与上述的第11实施方式的基本结构相同，为了简化说明，对于相同的部分省略重复的说明，以下只说明与第11实施方式不同的部分。

在上述的第11实施方式中，作为标准量规，使用标准量具20E，利用标准量规移动机构70使标准量具20E移动，从而配置在第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3。

相对于此，在第12实施方式中，如图46以及图47所示，作为标准量规，使用具有与第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3对应的三对端面的标准量具20F。

通过将三个量具201、202、203束缚在一起并利用螺栓204固定而构成标准量具20F。

量具201、202、203是分别具有长度Dr的现有的量具，彼此错开了错开量Dd地叠合。

因而，量具201成为第1比较测量区间M1内的比较测量的基准，同样，量具202、203成为第2比较测量区间M2以及第3比较测量区间M3的比较测量的基准。

在量具201、202、203各自的与另一端面相对应的位置形成有贯通孔205。

在各比较测量区间M1～比较测量区间M3的比较测量中，在使三维测量机40的测量探针46与阶梯规10接触的情况下，通过使测量探针46通过上述量具201、202、203的贯通孔205，能使测量探针46到达被上侧的量具202、203覆盖的下侧的量具201、202的端面以及进一步到达下方的阶梯规10的各部分。

线膨胀系数的测量步骤

在图48中表示本实施方式中的阶梯规10的线膨胀系数的测量步骤。

在测量开始时，首先，作为线膨胀系数测量装置1，将恒温槽30固定于三维测量机40，将阶梯规10以及标准量具20E设置在恒温槽30的内部(处理S21)。

并且，使所有的测量用开口31处于封闭的状态，将恒温槽30的内部温度设定为第1温度t1，等待预定时间后使温度稳定(处理S22)。

当恒温槽30的内部稳定为第1温度t1后，进行阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S23)。

这里，与上述的第11实施方式的处理S1～处理S3相同。

当完成了阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S23)后，对各比较测量区间M1～比较测量区间M3进行阶梯规10以及标准量具20E的尺寸的比较测量(处理S24～处理S26)。

首先，作为处理S24，使与第1比较测量区间M1的起点位置(位置P0)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第1比较测量区间M1的起点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具201的端面相当于该位置。

接着，使与第2比较测量区间M2的起点位置(位置P1)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第2比较测量区间M2的起点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具202的端面相当于该位置。

进一步使与第3比较测量区间M3的起点位置(位置P2)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第3比较测量区间M3的起点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具203的端面相当于该位置。

接着，作为处理S25，使与第1比较测量区间M1的终点位置(位置P4)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第1比较测量区间M1的终点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具201的端面相当于该位置。

接着，使与第2比较测量区间M2的终点位置(位置P5)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第2比较测量区间M2的终点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具202的端面相当于该位置。

进一步使与第3比较测量区间M3的终点位置(位置P6)最近的测量用开口31开放，从该测量用开口31导入三维测量机40的测量探针46，计测阶梯规10以及标准量具20F各自的与第3比较测量区间M3的终点位置对应的部位的位置。在标准量具20F上，量具203的端面相当于该位置。

由此，在第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3上，分别计测阶梯规10以及标准量具20E各自的起点位置以及终点位置。并且，在各区间，进行将标准量具20E作为基准的比较测量运算，测量第1温度t1下的阶梯规10的第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3的长度Dt11～长度Dt31(处理S26)。

当测量了第1温度t1下的阶梯规10的长度Dt11～长度Dt31后，结束第1温度t1下的测量，进入第2温度下的测量。

即，使所有的测量用开口31处于封闭的状态，将恒温槽30的内部温度设定为第2温度t2，等待预定时间后使温度稳定(处理S27)。

当恒温槽30的内部稳定为第2温度t2后，进行阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定(处理S28)。

当完成了阶梯规10以及标准量具20E的坐标系决定后(处理S28)，对各比较测量区间M1～比较测量区间M3进行阶梯规10以及标准量具20E的尺寸的比较测量(处理S29～处理S31)。

另外，处理S27～处理S31与上述的处理S22～处理S26相同。

由此，当对所有的比较测量区间M1～比较测量区间M3完成了第2温度t2下的阶梯规10的长度Dt12～长度Dt32的测量后，结束第2温度t2下的测量。

由此，当在第1比较测量区间M1～第3比较测量区间M3分别测量了第1温度下的阶梯规10的长度Dt11～长度Dt31以及第2温度t2下的阶梯规10的长度Dt12～长度Dt32后，计算各比较测量区间的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3(处理S32)。

而且，在计算了各比较测量区间M1～比较测量区间M3的区间线膨胀系数α1～区间线膨胀系数α3后，计算测量对象区间的线膨胀系数α(处理S33)。

上述的处理S32、S33与上述的第11实施方式的处理S16、S17相同。

采用这样的本实施方式，也能获得与上述的第11实施方式同样的效果。

而且，在本实施方式中，能够利用一个标准量具20F应对多个比较测量区间M1～比较测量区间M3，从而能够省略使标准量具20F移动等的操作。

通过将具有与比较测量区间M1～比较测量区间M3的长度对应的标准量规长度Dr的量具201～量具203束缚在一起，并彼此错开了错开量Dd地固定而构成本实施方式的标准量具20F，能够简单地制造标准量具20F，并且通过使用现有的量具作为各量具201～量具203，能在比较测量区间M1～比较测量区间M3同等地确保高精度。

而且，在本实施方式的标准量具20F上，在量具201～量具203的中间部且面向其他量具的端部的位置形成有贯穿标准量具20F的正反面的贯通孔205，所以即使在被标准量具20F遮挡的位置存在测量对象物的比较测量区间的情况下，也能经过贯通孔205导入三维测量机40的测量探针46。

其他实施方式

本发明并不限定于上述的各实施方式，能够达到本发明的目的的范围内的变形等包含在本发明中。

例如，在第1实施方式～第5实施方式中，在标准量规第1支承台61、61A以及标准量规第2支承台62、62A上，利用加压部件609可靠地维持下表面侧的接触部601、602、603的接触。

作为这种加压部件609，不限定于使用了压缩螺旋弹簧617、627的机械性的部件，也可以是利用了流体压力、流体流和电磁力等的非接触的施力部件等。

而且，若标准量具2的重量是足够的重量，则也可以省略加压部件609。

在上述的第1实施方式中，测量了从第1表面11到第2表面12的长度Dx来作为阶梯规10的长度。但是，通过使阶梯规10的两端面作为第1表面11以及第2表面12，能够测量阶梯规10的长度以及两端面间的线膨胀系数。另外，如在图10中所述的那样，通过将第1表面11以及第2表面12设定在阶梯规10的中间部分的凸部19的端面等上，也能测量该中间部分的长度以及线膨胀系数。

在上述的第1实施方式～第5实施方式中，将阶梯规10作为测量对象物，但作为测量对象物，也可以是量具或其他的尺寸标准器。

另外，作为标准量规，不限定于标准量具2，也可以使用专用的标准量规或与测量对象物同样的阶梯规10，并且也可以使用被高精度地校准了的校对规。

此时，作为标准量规，希望为利用在第1温度t1与第2温度t2之间的温度变化上可以忽略精度上的膨胀的极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制成的量规和利用膨胀系数已知的材质制成的量规中的任一种。

另外，在上述的第1实施方式～第5实施方式中，将作为标准量规的标准量具2的第2基准表面2B与作为测量对象物的阶梯规10的第2表面12对齐在同一平面上，但也可以将第1基准表面2A与第1表面11对齐，或形成为不将标准量规以及测量对象物的两端对齐的配置。

但是，通过对齐标准量规和测量对象物的任一方的端部，在与处于同一平面的一侧相反的一侧的端部，标准量规与测量对象物的长度的差达到最大，能使利用三维测量机的探针进行表面检测时的富余达到最大。

在上述的第6实施方式～第10实施方式中，分别设定3组测量区间以及基准区间的组合，测量了各区间的线膨胀系数α11～线膨胀系数α13。即，在作为测量对象物的阶梯规10上设定第1测量区间S11～第3测量区间S13、测量起点11S～测量起点13S以及测量终点11E～测量终点13E，在标准量具20上设定第1基准区间S21～第3基准区间S23、基准起点21S～基准起点23S以及基准终点21E～基准终点23E。

但是，上述测量区间以及基准区间的组合不限定于3组，也可以为两组，或为4组以上。并且，上述的各区间不限定于彼此重合的结构以及一部分重合的结构，也可以是不沿延伸方向Lt重合地并列的多个区间。

另外，在上述的第6实施方式～第10实施方式中，将阶梯规10作为测量对象物，但测量对象物不限定于阶梯规10，也可以是具有沿延伸方向Lt赋与多个长度基准的形状的其他的尺寸标准器。

在上述的第11实施方式～第12实施方式中，将阶梯规10作为测量对象物，但测量对象物不限定于阶梯规10，也可以是具有沿延伸方向Lt赋与多个长度基准的形状的其他的尺寸标准器。

另外，作为标准量规，不限定于标准量具20E、20F，也可以使用专用的标准量规或与测量对象物同样的阶梯规10，并且也可以使用被高精度地校准了的校对规等。

Claims (26)

1.一种尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，将尺寸标准器作为测量对象物，测量所述测量对象物的从第1表面到第2表面的部分的线膨胀系数，所述测量对象物的第1表面和第2表面沿所述测量对象物的延伸方向分开，其特征在于，

在所述尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：

标准量规，其具有与所述第1表面以及所述第2表面相对应的第1基准表面以及第2基准表面，并且从所述第1基准表面到所述第2基准表面的长度已知；

恒温槽，其能够容纳所述测量对象物以及所述标准量规，并且能够调整内部温度，且在测量用表面上具有测量用开口；

测量对象物支承台，其设置在所述恒温槽的内部而支承所述测量对象物；

标准量规支承台，其设置在所述恒温槽的内部而支承所述标准量规；

三维测量机，能从所述测量用开口向所述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，

在所述恒温槽的内部将所述测量对象物以及所述标准量规支承为平行，

将所述恒温槽的内部温度设为第1温度，将从所述第1基准表面到所述第2基准表面的长度作为基准，比较测量从所述第1表面到所述第2表面的长度，

将所述恒温槽的内部温度设为第2温度，将从所述第1基准表面到所述第2基准表面的长度作为基准，比较测量从所述第1表面到所述第2表面的长度，

根据所述第1温度下的从所述第1表面到所述第2表面的长度和所述第2温度下的从所述第1表面到所述第2表面的长度，算出所述测量对象物的线膨胀系数。

2.根据权利要求1所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

在进行所述比较测量时，进行坐标系决定，该坐标系决定包括所述第1基准表面、所述第2基准表面、所述第1表面以及所述第2表面这几者的中心坐标的计算；和所述标准量规以及所述测量对象物的相对于所述延伸方向的倾斜的计算。

3.根据权利要求2所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规支承台在所述测量对象物的与所述测量用开口相对的一侧支承所述标准量规。

4.根据权利要求3所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规的所述延伸方向的长度比所述测量对象物的所述延伸方向的长度短预定长度。

5.根据权利要求4所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

在进行所述比较测量时，将所述第1基准表面和所述第1表面配置在同一平面内，或者将所述第2基准表面和所述第2表面配置在同一平面内。

6.根据权利要求1所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述测量对象物支承台包括测量对象物第1支承台以及测量对象物第2支承台，

所述测量对象物第1支承台以及所述测量对象物第2支承台分别限制所述测量对象物的与所述延伸方向交叉的两个方向的位移，并且允许所述测量对象物的以与所述延伸方向交叉的两个方向作为中心轴进行的转动，

所述测量对象物第1支承台以及所述测量对象物第2支承台中的任一方限制所述测量对象物的沿所述延伸方向的位移，并且任意另一方允许所述测量对象物的沿所述延伸方向的位移，

所述测量对象物第1支承台以及所述测量对象物第2支承台中的任一方限制所述测量对象物的以所述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且任意另一方允许所述测量对象物的以所述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且

所述标准量规支承台包括标准量规第1支承台以及标准量规第2支承台，

所述标准量规第1支承台以及所述标准量规第2支承台分别限制所述标准量规的与所述延伸方向交叉的两个方向的位移，并且允许所述标准量规的以与所述延伸方向交叉的两个方向作为中心轴进行的转动，

所述标准量规第1支承台以及所述标准量规第2支承台的任一方限制所述标准量规的沿所述延伸方向的位移，并且任意另一方允许所述标准量规的沿所述延伸方向的位移，

所述标准量规第1支承台以及所述标准量规第2支承台的任一方限制所述标准量规的以所述延伸方向作为中心轴进行的转动，并且任意另一方允许所述标准量规的以所述延伸方向作为中心轴进行的转动。

7.根据权利要求6所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述测量对象物第1支承台在其与所述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的任一个接触部或任两个接触部，

所述测量对象物第2支承台在其与所述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的所述测量对象物第1支承台所不具备的接触部。

8.根据权利要求6所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述测量对象物第1支承台在其与所述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的任一个接触部，

所述测量对象物第2支承台在其与所述测量对象物的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的所述测量对象物第1支承台所不具备的接触部，

所述测量对象物第1支承台和所述测量对象物第2支承台中的任一方具有所述测量对象物的一方的侧表面与球的接触部和将所述测量对象物的侧表面推压于所述球的推压部件。

9.根据权利要求6所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规第1支承台在其与所述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的任一个接触部或任两个接触部，

所述标准量规第2支承台在其与所述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、平面与球的接触部、以及V形槽与球的接触部中的所述标准量规第1支承台所不具备的接触部。

10.根据权利要求6所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规第1支承台在其与所述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的任一个接触部，

所述标准量规第2支承台在其与所述标准量规的底面之间具有圆锥孔与球的接触部、以及平面与球的接触部中的所述标准量规第1支承台所不具备的接触部，

所述标准量规第1支承台和所述标准量规第2支承台中的任一方具有所述标准量规的一方的侧表面与球的接触部和将所述标准量规的侧表面推压于所述球的推压部件。

11.根据权利要求1所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

使用安装在所述标准量规上而支承于所述标准量规支承台的支承配件，或者使用安装在所述测量对象物上而支承于所述测量对象物支承台的支承配件。

12.根据权利要求1所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述尺寸标准器具有朝向下方对所述标准量规进行加压的加压部件。

13.一种尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿所述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的所述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，

在所述尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：

标准量规，其具有对与多个所述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，所述基准区间各自的长度已知；

恒温槽，其能够容纳所述测量对象物以及所述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；

三维测量机，能从所述测量用开口向所述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，

在所述恒温槽的内部将所述测量对象物以及所述标准量规支承为平行，

将所述恒温槽的内部温度设为第1温度，利用所述测量探针检测出所述测量起点、所述测量终点、所述基准起点以及所述基准终点这几者的位置，基于对应的所述基准区间的长度对多个所述测量区间的各所述测量区间的长度进行比较测量，

将所述恒温槽的内部温度设为第2温度，利用所述测量探针检测出所述测量起点、所述测量终点、所述基准起点以及所述基准终点这几者的位置，基于对应的所述基准区间的长度对多个所述测量区间的各所述测量区间的长度进行比较测量，

根据所述第1温度下的测量长度和所述第2温度下的测量长度，对多个所述测量区间的各所述测量区间算出线膨胀系数。

14.根据权利要求13所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规的所述基准起点以及所述基准终点分别是以下的点中的任一者，即，

形成在所述标准量规上的凸部的与所述延伸方向交叉的表面上的点，

利用所述三维测量机对形成在所述标准量规上的圆筒状的检测孔的内周面进行检测而获得的所述检测孔的中心轴线上的假想的点，

利用所述三维测量机对形成在所述标准量规上的检测圆柱的外周面进行检测而获得的所述检测圆柱的中心轴线上的假想的点，

利用所述三维测量机对形成在所述标准量规上的检测球的外周面进行检测而获得的表示所述检测球的中心的假想的点。

15.根据权利要求13所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特性在于，

通过将与所述基准区间相对应的多个量具束缚在一起而形成所述标准量规，将所述量具的两端面设为所述基准起点以及所述基准终点。

16.根据权利要求13所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规在与所述测量对象物的所述测量起点以及所述测量终点中的至少任一方相对应的位置上具有能供所述三维测量机的测量探针贯穿的通孔。

17.一种尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，将尺寸标准器作为测量对象物，测量所述测量对象物的测量对象区间的线膨胀系数，其特征在于，

在尺寸标准器的线膨胀系数测量方法中，准备：

标准量规，其具有比所述测量对象区间的长度短的已知的标准量规长度；

恒温槽，其能够容纳所述测量对象物以及所述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；

三维测量机，能从所述测量用开口向所述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针，

在所述测量对象区间以逐个错开预定的错开量的方式分配出多个相当于所述标准量规长度的长度的比较测量区间，

在所述恒温槽的内部将所述测量对象物以及所述标准量规支承为平行，

将所述恒温槽的内部温度设为第1温度，将所述标准量规作为基准对多个所述比较测量区间的长度依次进行比较测量，

将所述恒温槽的内部温度设为第2温度，将所述标准量规作为基准分别对多个所述比较测量区间的长度依次进行比较测量，

根据所述第1温度下的比较测量长度和所述第2温度下的比较测量长度，算出多个所述比较测量区间的每个所述比较测量区间的区间线膨胀系数，

根据获得的多个所述区间线膨胀系数计算所述测量对象区间整体的线膨胀系数。

18.根据权利要求17所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

当在所述测量对象区间分配所述比较测量区间时，

使用使所述测量对象区间的长度和所述标准量规长度成为整数比的所述标准量规，

将所述测量对象区间的长度与所述标准量规长度的差的整数分之一设为所述错开量，

在所述测量对象区间分配出比利用所述测量对象区间的长度与所述标准量规长度的差来除以所述错开量而得到的数量多1的分配数量的所述比较测量区间。

19.根据权利要求17所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

在计算所述测量对象区间整体的所述线膨胀系数时，

在所述测量对象区间分配出每隔所述错开量分隔开的多个合计区间，

在各所述合计区间求出被分配为所述合计区间的所述比较测量区间的所述区间线膨胀系数的平均值，并且根据所述合计区间的长度相对于所述测量对象区间的长度的比率，求出所述合计区间的加权系数，

求出每个所述合计区间的所述区间线膨胀系数的平均值与所述加权系数的积的总和，并设为所述测量对象区间整体的所述线膨胀系数。

20.根据权利要求17所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

设置有能将所述标准量规保持在所述恒温槽内而向多个所述比较测量区间的各所述比较测量区间移动的标准量规移动机构，

在进行多个所述比较测量区间的长度的比较测量时，使所述标准量规依次向进行比较测量的所述比较测量区间移动。

21.根据权利要求17所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

作为所述标准量规，使用具有与多个所述比较测量区间相对应的多个量规部的标准量规，

在进行多个所述比较测量区间的长度的比较测量时，进行所述比较测量区间与对应于所述比较测量区间的所述量规部之间的比较测量。

22.根据权利要求21所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

通过将具有与所述比较测量区间的长度相对应的所述标准量规长度的量具束缚在一起，并该量具相互逐个错开了错开量地固定而形成所述标准量规，

在所述量具的中间部且在面向另一所述量具的端部的位置，形成有贯穿所述量具的正反面的贯通孔。

23.根据权利要求1～22中任意一项所述的尺寸标准器的线膨胀系数测量方法，其特征在于，

所述标准量规是由在所述第1温度与所述第2温度之间的温度变化上可以忽略精度上的膨胀的极低膨胀系数或零膨胀系数的材质制成的标准量规和由膨胀系数已知的材质制成的标准量规中的任一者。

24.一种尺寸标准器的线膨胀系数测量装置，将尺寸标准器作为测量对象物，对所述测量对象物的从第1表面到第2表面的部分的线膨胀系数进行测量，所述测量对象物的第1表面和第2表面沿所述测量对象物的延伸方向分开，其特征在于，

所述尺寸标准器的线膨胀系数测量装置具有：

标准量规，其具有与所述第1表面以及所述第2表面相对应的第1基准表面以及第2基准表面，并且从所述第1基准表面到所述第2基准表面的长度已知；

恒温槽，其能够容纳所述测量对象物以及所述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；

测量对象物支承台，其设置在所述恒温槽的内部而支承所述测量对象物；

标准量规支承台，其设置在所述恒温槽的内部而支承所述标准量规；

三维测量机，能从所述测量用开口向所述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针。

25.一种尺寸标准器的线膨胀系数测量装置，将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿所述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的所述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，

所述尺寸标准器的线膨胀系数测量装置具有：

标准量规，其具有对与多个所述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，所述基准区间各自的长度已知；

恒温槽，其能够容纳所述测量对象物以及所述标准量规，且能调整内部温度，且在测量用表面具有测量用开口；

三维测量机，能从所述测量用开口向所述恒温槽的内部导入该三维测量机的测量探针。

26.一种标准量规，将尺寸标准器作为测量对象物，对利用多对沿所述测量对象物的延伸方向分开的测量起点以及测量终点规定的多个测量区间的所述测量对象物的线膨胀系数进行测量，其特征在于，

所述标准量规具有对与多个所述测量区间相对应的多个基准区间进行规定的多对基准起点以及基准终点，所述基准区间各自的长度已知。