JP2000205802A - ゲ―ジブロック及びその製造方法 - Google Patents
ゲ―ジブロック及びその製造方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐磨耗性および耐蝕性に優れ、経年寸法変化
が生じず、安価に製造ができるゲージブロックとその製
造方法を提供する。 【解決手段】 スチール生材を用いてゲージブロック本
体１を加工し、その表面にＴｉＮ膜２をイオンプレーテ
ィングにより成膜した後、ＴｉＮ膜２が形成された面に
仕上げ研磨を行い、ＴｉＮ膜２が残る状態で基準面Ａ１
を出す。
が生じず、安価に製造ができるゲージブロックとその製
造方法を提供する。 【解決手段】 スチール生材を用いてゲージブロック本
体１を加工し、その表面にＴｉＮ膜２をイオンプレーテ
ィングにより成膜した後、ＴｉＮ膜２が形成された面に
仕上げ研磨を行い、ＴｉＮ膜２が残る状態で基準面Ａ１
を出す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、長さ寸法を精密に
測定する際に基準器として用いるゲージブロックに関す
る。
測定する際に基準器として用いるゲージブロックに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、長さ寸法を精密に測定する際
の基準器としてゲージブロックが用いられている。ゲー
ジブロックは、精密寸法測定の基準器であるため、耐磨
耗性および耐蝕性に優れている必要がある。簡単に磨耗
や腐蝕が生じると、基準器として用をなさなくなり、ま
た他のゲージブロックと密着させて使用するリンギング
ができなくなるためである。このため従来より、ゲージ
ブロックの材料として、スチールやセラミックス、低熱
膨張ガラス等が用いられている。
の基準器としてゲージブロックが用いられている。ゲー
ジブロックは、精密寸法測定の基準器であるため、耐磨
耗性および耐蝕性に優れている必要がある。簡単に磨耗
や腐蝕が生じると、基準器として用をなさなくなり、ま
た他のゲージブロックと密着させて使用するリンギング
ができなくなるためである。このため従来より、ゲージ
ブロックの材料として、スチールやセラミックス、低熱
膨張ガラス等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】スチール等の金属から
構成されているゲージブロックは、腐食が生じやすく、
耐蝕性が十分とはいえない。このため、スチール製のゲ
ージブロックは、完全な防蝕環境下で保管する必要があ
り、取り扱いは常に防蝕用手袋を着用して行なうという
ように、取り扱いが極めて煩雑であるという問題があ
る。この様な問題点を解決すべく、近年、材料の選定、
熱処理などにより、金属製のゲージブロックの耐磨耗
性、耐蝕性を向上させることが行なわれているが、材料
の選定、熱処理などに長時間を要するため、製作コスト
が増大するという問題が生じている。
構成されているゲージブロックは、腐食が生じやすく、
耐蝕性が十分とはいえない。このため、スチール製のゲ
ージブロックは、完全な防蝕環境下で保管する必要があ
り、取り扱いは常に防蝕用手袋を着用して行なうという
ように、取り扱いが極めて煩雑であるという問題があ
る。この様な問題点を解決すべく、近年、材料の選定、
熱処理などにより、金属製のゲージブロックの耐磨耗
性、耐蝕性を向上させることが行なわれているが、材料
の選定、熱処理などに長時間を要するため、製作コスト
が増大するという問題が生じている。
【０００４】特に、スチール材のゲージブロックは、熱
処理（焼き入れ）を行なうことにより硬度を増し耐磨耗
性を向上させることが必要であるが、焼入れによる組織
変化により、経年寸法変化が生じるという問題が生じて
いる。また焼入れを行うことにより、コストも高いもの
となる。
処理（焼き入れ）を行なうことにより硬度を増し耐磨耗
性を向上させることが必要であるが、焼入れによる組織
変化により、経年寸法変化が生じるという問題が生じて
いる。また焼入れを行うことにより、コストも高いもの
となる。
【０００５】これに対して近年、サブゼロ、テンパー処
理などの特殊な熱処理や人工時効処理・自然枯らしなど
により、経年寸法変化を軽減する手法が用いられている
が、必ずしも十分な効果が得られていないのが現状であ
る。また特殊処理を行うことは、更なるコスト高の原因
となる。
理などの特殊な熱処理や人工時効処理・自然枯らしなど
により、経年寸法変化を軽減する手法が用いられている
が、必ずしも十分な効果が得られていないのが現状であ
る。また特殊処理を行うことは、更なるコスト高の原因
となる。
【０００６】なお、ゲージブロックの基準面に硬質薄膜
を形成する技術として、例えば特公平８−２０２０１号
公報がある。これは、基準面のゴミ対策を主目的として
おり、凹凸面を持つ硬質薄膜を形成するようにしてい
る。しかし、基準面にこの様な凹凸を形成すると、複数
のゲージブロックをその基準面同士を密着させて使用す
る、いわゆるリンギングができなくなるという難点があ
る。リンギングを行うためには、ゲージブロックの基準
面は凹凸のない平滑度の高い面であることが必要であ
る。
を形成する技術として、例えば特公平８−２０２０１号
公報がある。これは、基準面のゴミ対策を主目的として
おり、凹凸面を持つ硬質薄膜を形成するようにしてい
る。しかし、基準面にこの様な凹凸を形成すると、複数
のゲージブロックをその基準面同士を密着させて使用す
る、いわゆるリンギングができなくなるという難点があ
る。リンギングを行うためには、ゲージブロックの基準
面は凹凸のない平滑度の高い面であることが必要であ
る。
【０００７】本発明は、耐磨耗性および耐蝕性に優れ、
経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲージブロ
ックとその製造方法を提供することを目的する。
経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲージブロ
ックとその製造方法を提供することを目的する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るゲージブロ
ックは、ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーテ
ィングされていることを特徴とする。この発明において
好ましくは、前記ゲージブロック本体として、硬化処理
を行っていないスチール生材、或いは基準面となる面の
表面部のみを焼入れ処理したスチール生材が用いられ
る。
ックは、ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜がコーテ
ィングされていることを特徴とする。この発明において
好ましくは、前記ゲージブロック本体として、硬化処理
を行っていないスチール生材、或いは基準面となる面の
表面部のみを焼入れ処理したスチール生材が用いられ
る。
【０００９】この発明に係るゲージブロックの製造方法
は、硬化処理を行っていないスチール生材によりゲージ
ブロック本体を加工する工程と、前記ゲージブロック本
体の表面に物理蒸着法によりＴｉＮ膜を形成する工程
と、前記ＴｉＮ膜が形成されたゲージブロックの表面を
仕上げ研磨してＴｉＮ膜が残された状態で基準面を出す
工程とを有することを特徴とする。
は、硬化処理を行っていないスチール生材によりゲージ
ブロック本体を加工する工程と、前記ゲージブロック本
体の表面に物理蒸着法によりＴｉＮ膜を形成する工程
と、前記ＴｉＮ膜が形成されたゲージブロックの表面を
仕上げ研磨してＴｉＮ膜が残された状態で基準面を出す
工程とを有することを特徴とする。
【００１０】この発明によると、優れた耐磨耗性と耐腐
食性を有するＴｉＮ膜のコーティングにより、ゲージブ
ロックの性能向上と信頼性向上が図られる。特にこの発
明において、ゲージブロック本体として、焼入れ等の硬
化処理を行っていないスチール生材を用いると、焼入れ
を行った場合のような組織変化による経年寸法変化が生
じることがなく、長期間安定に使用できるゲージブロッ
クが得られる。また、焼入れや、特殊な熱処理（サブゼ
ロ、テンパー処理）、人工時効処理・自然枯らし等をす
る必要がなく、製作コスト、製作時間の軽減を図ること
ができる。
食性を有するＴｉＮ膜のコーティングにより、ゲージブ
ロックの性能向上と信頼性向上が図られる。特にこの発
明において、ゲージブロック本体として、焼入れ等の硬
化処理を行っていないスチール生材を用いると、焼入れ
を行った場合のような組織変化による経年寸法変化が生
じることがなく、長期間安定に使用できるゲージブロッ
クが得られる。また、焼入れや、特殊な熱処理（サブゼ
ロ、テンパー処理）、人工時効処理・自然枯らし等をす
る必要がなく、製作コスト、製作時間の軽減を図ること
ができる。
【００１１】ＴｉＮコーティングが施されるゲージブロ
ック本体としては、他にセラミックス、低熱膨張ガラス
などがある。セラミックスとしては、ジルコニア（酸化
ジルコニウム：ＺｒＯ2）を主成分とするセラミックス
が好ましい。また、低熱膨張ガラスとしては、固溶体タ
イプのガラス、例えば主成分を６０〜７０重量％の二酸
化ケイ素ＳｉＯ2とし、１５〜２５重量％の酸化アルミ
ニウムＡｌ2Ｏ3、及び１．５〜５重量％の酸化リチウム
Ｌｉ2Ｏを含むガラスがある。
ック本体としては、他にセラミックス、低熱膨張ガラス
などがある。セラミックスとしては、ジルコニア（酸化
ジルコニウム：ＺｒＯ2）を主成分とするセラミックス
が好ましい。また、低熱膨張ガラスとしては、固溶体タ
イプのガラス、例えば主成分を６０〜７０重量％の二酸
化ケイ素ＳｉＯ2とし、１５〜２５重量％の酸化アルミ
ニウムＡｌ2Ｏ3、及び１．５〜５重量％の酸化リチウム
Ｌｉ2Ｏを含むガラスがある。
【００１２】ＴｉＮ膜のコーティングは、物理蒸着（Ｐ
ＶＤ法）、中でもマルチアーク方式のイオンプレーティ
ング法で行なうことが好ましい。この場合、ゲージブロ
ックは予め、ＴｉＮ膜の膜厚分を見込んで基準面間の寸
法を所望値より僅かに小さくなるように加工し、ＴｉＮ
膜をコーティングする、その後仕上げ研磨を行って、１
μｍ程度のＴｉＮ膜が残る状態で所望の寸法を持つ基準
面を出すようにする。これにより膜厚のムラ、ゲージブ
ロック本体の変形が修正される。
ＶＤ法）、中でもマルチアーク方式のイオンプレーティ
ング法で行なうことが好ましい。この場合、ゲージブロ
ックは予め、ＴｉＮ膜の膜厚分を見込んで基準面間の寸
法を所望値より僅かに小さくなるように加工し、ＴｉＮ
膜をコーティングする、その後仕上げ研磨を行って、１
μｍ程度のＴｉＮ膜が残る状態で所望の寸法を持つ基準
面を出すようにする。これにより膜厚のムラ、ゲージブ
ロック本体の変形が修正される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるゲージブロ
ックの実施例について、図面を参照して説明する。図１
は、ゲージブロックの製造工程を示す断面図である。図
１（ａ）は、ゲージブロック本体１の加工断面を示して
いる。この実施例においては、ゲージブロック本体１
は、焼入れを行っていないスチール生材であり、基準面
となるべき面Ａ０の間が、所望する寸法Ｄに対して、後
のＴｉＮ膜形成を見込んで、僅かに小さい寸法Ｄ−ｄ１
を持つように加工する。
ックの実施例について、図面を参照して説明する。図１
は、ゲージブロックの製造工程を示す断面図である。図
１（ａ）は、ゲージブロック本体１の加工断面を示して
いる。この実施例においては、ゲージブロック本体１
は、焼入れを行っていないスチール生材であり、基準面
となるべき面Ａ０の間が、所望する寸法Ｄに対して、後
のＴｉＮ膜形成を見込んで、僅かに小さい寸法Ｄ−ｄ１
を持つように加工する。
【００１４】次いで、図１（ｂ）に示すように、ゲージ
ブロック本体１の表面にＴｉＮ膜２を成膜する。このＴ
ｉＮ膜２の成膜にはこの実施例の場合、イオンプレーテ
ィングを用いた。イオンプレーティング装置は、図２に
示すように、複数のイオン源２１を持つマルチアーク方
式のものである。基板ホルダーは、回転駆動されるメイ
ンホルダー２２と、この上で回転駆動されるサブホルダ
ー２３を有する自公転式ホルダーであり、サブホルダー
２３に基準面を垂直にしてゲージブロック本体１を載せ
て、ＴｉＮ膜の成膜を行う。例えば、原料ガスとしてＴ
ｉＣｌ4ガスを用い、これをイオン源２１によりプラズ
マ化すると共に、窒素ガスＮ2と水素ガスＨ2を供給し
て、ＴｉＮ合成を行う。
ブロック本体１の表面にＴｉＮ膜２を成膜する。このＴ
ｉＮ膜２の成膜にはこの実施例の場合、イオンプレーテ
ィングを用いた。イオンプレーティング装置は、図２に
示すように、複数のイオン源２１を持つマルチアーク方
式のものである。基板ホルダーは、回転駆動されるメイ
ンホルダー２２と、この上で回転駆動されるサブホルダ
ー２３を有する自公転式ホルダーであり、サブホルダー
２３に基準面を垂直にしてゲージブロック本体１を載せ
て、ＴｉＮ膜の成膜を行う。例えば、原料ガスとしてＴ
ｉＣｌ4ガスを用い、これをイオン源２１によりプラズ
マ化すると共に、窒素ガスＮ2と水素ガスＨ2を供給し
て、ＴｉＮ合成を行う。
【００１５】ＴｉＮ膜成膜の条件は、温度１５０〜４０
０℃で、２〜３時間とする。これにより、ゲージブロッ
ク本体１の基準面となるべき両面には、約３〜４μｍの
ＴｉＮ膜２が形成される。このとき、ゲージブロック本
体１の厚みは、所望の厚みＤより僅かに厚く、Ｄ＋ｄ２
となる。なお、図１（ｂ）では基準面Ａのみならず、他
の面にもＴｉＮ膜が形成された状態を示している。全面
にＴｉＮ膜をコーティングすることは、防錆の効果が得
られること、また格別のマスキングが不要になること、
等の点で有効である。
０℃で、２〜３時間とする。これにより、ゲージブロッ
ク本体１の基準面となるべき両面には、約３〜４μｍの
ＴｉＮ膜２が形成される。このとき、ゲージブロック本
体１の厚みは、所望の厚みＤより僅かに厚く、Ｄ＋ｄ２
となる。なお、図１（ｂ）では基準面Ａのみならず、他
の面にもＴｉＮ膜が形成された状態を示している。全面
にＴｉＮ膜をコーティングすることは、防錆の効果が得
られること、また格別のマスキングが不要になること、
等の点で有効である。
【００１６】続いて、ＴｉＮ膜２が形成された基準面と
なるべき両面を仕上げ研磨して、図１（ｃ）に示すよう
に、ＴｉＮ膜２を残した状態で所望の寸法Ｄと平行度、
及び平滑度を有する基準面Ａ１を得る。このとき、Ｔｉ
Ｎ膜２の残り膜厚は、１μｍ程度とする。
なるべき両面を仕上げ研磨して、図１（ｃ）に示すよう
に、ＴｉＮ膜２を残した状態で所望の寸法Ｄと平行度、
及び平滑度を有する基準面Ａ１を得る。このとき、Ｔｉ
Ｎ膜２の残り膜厚は、１μｍ程度とする。
【００１７】この実施例の場合、ゲージブロック本体１
は焼入れを行っていないため、硬度がおよそ、Ｈｖ＝２
３０であるが、ＴｉＮ膜２のコーティングにより、Ｈｖ
＝２３００という、高硬度のゲージブロックが得られ
る。参考までに、従来の焼入れを行ったスチール製のゲ
ージブロックの硬度は、Ｈｖ＝８００、コーティングが
施されていないジルコニアセラミックスの硬度は、Ｈｖ
＝１３５０、コーティングが施されていない低熱膨張ガ
ラスは、Ｈｖ＝７００である。
は焼入れを行っていないため、硬度がおよそ、Ｈｖ＝２
３０であるが、ＴｉＮ膜２のコーティングにより、Ｈｖ
＝２３００という、高硬度のゲージブロックが得られ
る。参考までに、従来の焼入れを行ったスチール製のゲ
ージブロックの硬度は、Ｈｖ＝８００、コーティングが
施されていないジルコニアセラミックスの硬度は、Ｈｖ
＝１３５０、コーティングが施されていない低熱膨張ガ
ラスは、Ｈｖ＝７００である。
【００１８】以上のようにこの実施例によると、硬度が
高く、耐磨耗性に優れ、また耐腐食性に優れたゲージブ
ロックが得られる。ゲージブロック本体には、スチール
生材を用いているために、従来のように焼入れを行うこ
とによる組織変化とそれに伴う経年変化が抑えられ、長
期信頼性の高いゲージブロックが得られる。また、サブ
ゼロ、テンパー処理などの特殊な熱処理も必要とせず、
ゲージブロックのコスト低下が図られる。
高く、耐磨耗性に優れ、また耐腐食性に優れたゲージブ
ロックが得られる。ゲージブロック本体には、スチール
生材を用いているために、従来のように焼入れを行うこ
とによる組織変化とそれに伴う経年変化が抑えられ、長
期信頼性の高いゲージブロックが得られる。また、サブ
ゼロ、テンパー処理などの特殊な熱処理も必要とせず、
ゲージブロックのコスト低下が図られる。
【００１９】なお上記実施例において、図１（ａ）の段
階で、ゲージブロック本体１の基準面となるべき面Ａ０
についてのみ、部分的に焼入れを行うことは、有効であ
る。この部分的な焼入れは、具体的には、具体的には、
高周波焼入れ（高周波加熱装置のコイルを一次コイル、
ワークを二次コイルとして、ワークに誘導電流を流して
部分加熱を行う方式）の方法、或いは浸炭焼入れや窒化
処理等の方法で行う。この様な部分焼入れを行うと、全
体がスチール生材のままである場合に比べて、打ち傷等
の防止効果が得られ、仕上げ研磨によりＴｉＮ膜が極端
に薄い状態になった場合でも基準面の耐磨耗性及び耐腐
食性をある程度保証することが可能になる。また、ゲー
ジブロックについて全面的な焼入れを行わなければ、ス
チールの組織変化とこれに伴う経年変化の影響を抑える
ことができる。
階で、ゲージブロック本体１の基準面となるべき面Ａ０
についてのみ、部分的に焼入れを行うことは、有効であ
る。この部分的な焼入れは、具体的には、具体的には、
高周波焼入れ（高周波加熱装置のコイルを一次コイル、
ワークを二次コイルとして、ワークに誘導電流を流して
部分加熱を行う方式）の方法、或いは浸炭焼入れや窒化
処理等の方法で行う。この様な部分焼入れを行うと、全
体がスチール生材のままである場合に比べて、打ち傷等
の防止効果が得られ、仕上げ研磨によりＴｉＮ膜が極端
に薄い状態になった場合でも基準面の耐磨耗性及び耐腐
食性をある程度保証することが可能になる。また、ゲー
ジブロックについて全面的な焼入れを行わなければ、ス
チールの組織変化とこれに伴う経年変化の影響を抑える
ことができる。
【００２０】また実施例においては、スチール生材にＴ
ｉＮコーティングを施したゲージブロックについて説明
したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例
えばセラミックス、低熱膨張ガラスを用いたゲージブロ
ックにＴｉＮコーティングを施しても良い。
ｉＮコーティングを施したゲージブロックについて説明
したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例
えばセラミックス、低熱膨張ガラスを用いたゲージブロ
ックにＴｉＮコーティングを施しても良い。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＴｉＮコ
ーティングが施されているので、耐磨耗性および耐蝕性
に優れ、経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲ
ージブロックを提供することができる。
ーティングが施されているので、耐磨耗性および耐蝕性
に優れ、経年寸法変化が生じず、安価に製造ができるゲ
ージブロックを提供することができる。
【図１】 この発明の実施例によるゲージブロックの製
造工程を示す。
造工程を示す。
【図２】 同実施例によるＴｉＮ膜成膜のイオンプレー
ティング装置を示す。
ティング装置を示す。
【符号の説明】 １…ゲージブロック本体、２…ＴｉＮ膜。
Claims (4)
- 【請求項１】 ゲージブロック本体の表面にＴｉＮ膜が
コーティングされていることを特徴とするゲージブロッ
ク。 - 【請求項２】 前記ゲージブロック本体は、硬化処理を
行っていないスチール生材であることを特徴とする請求
項１記載のゲージブロック。 - 【請求項３】 前記ゲージブロック本体は、基準面とな
る面の表面部のみを焼入れ処理したスチール生材である
ことを特徴とする請求項１記載のゲージブロック。 - 【請求項４】 硬化処理を行っていないスチール生材に
よりゲージブロック本体を加工する工程と、 前記ゲージブロック本体の表面に物理蒸着法によりＴｉ
Ｎ膜を形成する工程と、 前記ＴｉＮ膜が形成されたゲージブロック本体の表面を
仕上げ研磨してＴｉＮ膜が残された状態で基準面を出す
工程とを有することを特徴とするゲージブロックの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00780299A JP3639735B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ゲージブロック及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00780299A JP3639735B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ゲージブロック及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205802A true JP2000205802A (ja) | 2000-07-28 |
| JP3639735B2 JP3639735B2 (ja) | 2005-04-20 |
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ID=11675770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00780299A Expired - Fee Related JP3639735B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ゲージブロック及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3639735B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337788A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Mitsutoyo Corp | 端度器 |
| JP2007033291A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Mitsutoyo Corp | 粗さ標準片及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP00780299A patent/JP3639735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005337788A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Mitsutoyo Corp | 端度器 |
| JP2007033291A (ja) * | 2005-07-28 | 2007-02-08 | Mitsutoyo Corp | 粗さ標準片及びその製造方法 |
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