JP2001241905A - 粗さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】芯出作業等の準備作業を短時間で容易に行うこ
とができ、且つ、孔の大きさや姿勢に関係なく測定する
ことのできる粗さ測定装置を提供する。 【解決手段】本発明の粗さ測定装置は、触針１２２を案
内するスキッド１２６がピックアップ６６の先端に取り
付けられている。したがって、触針１２２の触れ過ぎを
防止することができ、ピックアップ６６の回転中心と、
ワークの孔の芯とを高精度に芯合わせする必要がなくな
る。また、ピックアップ６６は、回転軸７４に揺動自在
に、且つバランスウェイト１０４によって釣り合った状
態に支持される。これにより、ピックアップ６６は、あ
らゆる姿勢での測定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粗さ測定装置に係
り、特にワークに形成された孔の内周面の粗さを周方向
に測定する粗さ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークに形成された孔の内周面を粗さ測
定する粗さ測定装置は、従来、図８に示すように、触針
１を備えたピックアップ（検出器）２と、該ピックアッ
プ２を回転させる回転駆動部３と、該回転駆動部３を支
持するコラム４と、ワーク５を載置して位置調節する微
動台６と、から構成されている。この粗さ測定装置は、
まず、ワーク５を微動台６に載置し、微動台６の位置を
調節して、ワーク５の孔７と回転駆動部３の回転軸とを
芯合わせする。次いで、ピックアップ２の触針１をワー
ク５の孔７の内周面に接触させ、回転駆動部３によって
ピックアップ２を回転させる。そして、このときの触針
１の振れ（変位）を測定することによって、孔７の内周
面を周方向に粗さ測定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
粗さ測定装置は、回転駆動部３の回転軸とワーク５の孔
７の芯とがずれていた場合、触針の振れが大きくなり、
粗さ測定を行うことができないという欠点があった。こ
のため、孔７と回転駆動部３とを高い精度で芯合わせし
なければならず、芯出し作業に時間がかかるという問題
があった。特に、孔７の径が小さい場合には、より注意
深く芯出しを行う必要があるため、芯出し作業に多大な
時間を要していた。

【０００４】また、従来の粗さ測定装置は、ピックアッ
プ２自体の変位によって触針１が振れることを防止する
ため、ピックアップ２の回転精度を高く設定するととも
に、ピックアップ２を保持する構造体の剛性を高くする
必要があった。したがって、回転駆動部３が高剛性化に
よって大型化したり、高価な回転駆動部３を用いる必要
があるという欠点があった。

【０００５】さらに、従来の粗さ測定装置は、ピックア
ップ２が回転駆動部３の駆動軸に固定されていたため、
鉛直方向に形成された孔の粗さ測定しかできず、例え
ば、大型ワークの側壁に形成された孔の粗さ測定を行う
ことができなかった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、芯出し作業等の準備作業を短時間で容易に行う
ことができ、且つ、孔の大きさや姿勢に関係なく測定す
ることのできる粗さ測定装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ワークに形成された周面に検出器の触針を
接触させ、前記検出器を回転させることにより、前記周
面の粗さを周方向に測定する粗さ測定装置において、前
記検出器は、前記触針とともに前記ワークの周面に接触
して前記触針を案内するスキッドを設けたことを特徴と
する。

【０００８】本発明によれば、検出器にスキッドが設け
られ、このスキッドによって触針を案内するので、触針
の振れが大きくなることを抑制することができる。即
ち、検出器の回転軸とワークの周面の中心とが若干ずれ
ている場合であっても、スキッドによって触針の振れを
小さくすることができる。したがって、触針を破損させ
ることなく、周面の粗さを測定することができる。これ
により、検出器の回転軸とワークの周面との芯合わせを
高精度で行う必要がなくなり、芯出し作業を短時間で簡
単に行うことができる。

【０００９】また、本発明によれば、検出器の回転を高
精度で行う必要もなくなるため、検出器の回転駆動手段
を小型化、軽量化することができるとともに、低コスト
の回転駆動手段を使用することができる。

【００１０】また、本発明によれば、検出器を回転軸部
材に揺動自在に取り付け、バランスウェイトで釣り合わ
せるようにしたので、検出器の姿勢によらず、前記スキ
ッドをワークの周面に当接させることができる。これに
より、検出器は、あらゆる姿勢で測定することが可能と
なり、様々なワーク形状を測定することができる。例え
ば、水平方向や斜め方向に形成された孔の周面も粗さ測
定することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る粗さ測定装置の好ましい実施の形態について説明す
る。

【００１２】図１及び図２は、本実施の形態の粗さ測定
装置の正面図及び側面図である。

【００１３】これらの図に示すように、粗さ測定装置１
０は、駆動部１２と調整部１４とから構成されている。
ここで、図１の奥行き方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸
方向、高さ方向をＺ軸方向とする。

【００１４】調整部１４は、駆動部１２を取り付ける取
付台１６と、該取付台１６の位置をＸ軸方向に調整する
Ｘ軸調整機構１８と、取付台１６の位置をＹ軸方向に調
整するＹ軸調整機構２０と、取付台１６の位置をＺ軸方
向に調整するＺ軸調整機構２２と、取付台１６の傾きを
調整する傾き調整機構２４と、から構成されている。

【００１５】Ｘ軸調整機構１８は、アリ溝がＸ軸方向に
形成されたアリ溝部材２６と、前記アリ溝に係合するア
リが下面に突出形成されたアリ部材２８とから構成され
る。アリ部材２８のアリの下端には、ラック（不図示）
が形成され、このラックに噛み合うピニオン（不図示）
が、アリ溝部材２６に回動自在に支持されている。前記
ピニオンは、Ｘ軸調節つまみ３０を回動操作することに
よって回動し、これによって、ラックが形成されたアリ
部材２８がＸ軸方向に移動する。即ち、Ｘ軸調節つまみ
３０を回動操作することによって、アリ部材２８がＸ軸
方向に移動し、取付台１６がＸ軸方向に調整される。

【００１６】アリ溝部材２６には、Ｘ軸クランプつまみ
３２が設けられており、このＸ軸クランプつまみ３２を
回動操作することによって、アリ部材２８がアリ溝部材
２６に固定される。

【００１７】Ｙ軸調整機構２０は、Ｘ軸調整機構１８と
同様に構成され、アリ溝がＹ軸方向に形成されたアリ溝
部材３６と、前記アリ溝に係合するアリが上面に突出形
成されたアリ部材３８とから構成される。アリ部材３８
のアリの上端には、ラック（不図示）が形成され、この
ラックに噛み合うピニオン（不図示）が、アリ溝部材３
６に回動自在に支持されている。前記ピニオンは、Ｙ軸
調節つまみ４０を回動操作することによって回動し、こ
れによって、アリ溝部材３６がＹ軸方向に移動する。即
ち、Ｙ軸調節つまみ４０を回動操作することによって、
アリ溝部材３６がＹ軸方向に移動し、取付台１６がＹ軸
方向に調整される。なお、アリ部材３８とアリ溝部材３
６とは、Ｙ軸クランプつまみ４２を回動操作することに
よって固定される。

【００１８】Ｚ軸調整機構２２も、Ｘ軸調整機構１８及
びＹ軸調整機構２０と同様に構成され、アリ溝がＺ軸方
向に形成されたアリ溝部材４６と、アリが突出形成され
たアリ部材４８（Ｘ軸調整機構１８のアリ溝部材２６と
一体成形品）とから構成される。アリ部材４８のアリに
は、ラック（不図示）が形成され、このラックに噛み合
うピニオン（不図示）が、アリ溝部材４６に回動自在に
支持されている。前記ピニオンは、Ｚ軸調節つまみ５０
を回動操作することによって回動し、これによって、ラ
ックが形成されたアリ溝部材４６がＺ軸方向に移動す
る。即ち、Ｚ軸調節つまみ５０を回動操作することによ
って、アリ部材４８がＺ軸方向に移動し、取付台１６が
Ｚ軸方向に調整される。なお、アリ部材４８とアリ溝部
材４６とは、Ｚ軸クランプつまみ５２を回動操作するこ
とによって固定される。

【００１９】傾き調整機構２４は、ベース５４と、該ベ
ースに正面側（図２中、左側）で揺動自在に連結された
揺動台５６とから構成される。ベース５４には、背面側
（図２中、右側）に、ねじ５８が鉛直にねじ込まれてお
り、ねじ５８の先端が揺動台５６に当接されている。ね
じ５８の先端は、レベリングツマミ６０を回動すること
によって高さが調節され、これによって、揺動台５６の
傾きが調節され、取付台１６がＸ軸に対して角度調節さ
れる。ベース５４の下面には、ピン５９、５９が設けら
れており、このピン５９、５９が定盤（不図示）に形成
された孔に挿入されて、粗さ測定装置１０が定盤に位置
決めされる。

【００２０】一方、駆動部１２は、図３に示すように、
回転駆動機構部６２、バランス機構部６４、ピックアッ
プ（検出器）６６とから構成されている。

【００２１】回転駆動機構部６２は、本体６８の内部に
モータ７０を有しており、このモータ７０の出力軸にプ
ーリ７２が取り付けられている。また、モータ７０の上
方には、中空状の回転軸７４が軸受７６、７６を介して
回動自在に支持されている。回転軸７４には、プーリ７
８が取り付けられ、このプーリ７８と前記プーリ７２と
の間に無端状のベルト７９が掛けられている。したがっ
て、モータ７０を駆動させると、モータ７０の回転駆動
力が回転軸７４に伝達し、回転軸７４が回転する。

【００２２】回転軸７４の後端部（図３中、右側）に
は、回転軸７４の回転量を調節する回転量調節機構８０
が設けられている。回転量調節機構８０は、図４に示す
ように、回転軸７４に固定される回動駒８２と、本体６
８に固定される固定駒８４と、本体６８に突出形成され
た円筒部６８Ａとから構成される。

【００２３】回転駒８２は、クランプネジ８８によって
回転軸７４に固定されており、クランプネジ８８を緩め
ることによって回転軸７４に対して回動させることがで
きる。また、回転駒８２には、駆動ピン８６が取り付け
られている。駆動ピン８６は、回転軸７４の径方向に配
設され、回転軸７４を回転させることにより、回転軸７
４の回りを周回する。

【００２４】前記円筒部６８Ａの端面には、開始ピン９
０が回転軸７４と平行に配設され、前記回転軸７４の回
りを周回する駆動ピン８６に当接した点が測定開始点と
なる。

【００２５】固定駒８４は、円筒部６８Ａに外嵌され、
クランプネジ９２を締めることによって円筒部６８Ａに
固定される。この固定駒８４の内周面には、溝８４Ａが
全周にわたって形成されており、この溝８４Ａの内側を
前記駆動ピン８６が周回する。また、固定駒８４には、
終了ピン９４が溝８４Ａに突出するように設けられてお
り、前記回転軸７４の回りを周回する駆動ピン８６がこ
の終了ピン９４に当接した点が測定終了点となる。

【００２６】このように構成された回転量調節機構８０
は、駆動ピン８６が開始ピン９０又は終了ピン９４に当
接するまで、回転軸７４を回転させることができる。即
ち、開始ピン９０と終了ピン９４との角度の分だけ、回
転軸７４を回転させることができる。なお、開始ピン９
０と終了ピン９４の角度は、クランプネジ９２を緩めて
固定駒８４を回動させることによって所望の角度に調節
される。また、駆動ピン８６と回転軸７４との相対角度
を調節することにより、測定開始点の角度を自在に設定
することができる。

【００２７】図３に示したバランス機構部６４は、前記
回転軸７４の先端に固定された円筒状のアーム９６と、
該アーム９６の先端に揺動自在に連結された揺動部材９
８と、揺動部材９８に取り付けられたスキッド力調整機
構１００と、から構成されている。揺動部材９８は、揺
動ピン１０２を支点としてアーム９６の先端に揺動自在
に取り付けられるとともに、先端側（図３中、左側）に
ピックアップ６６が連結され、後端側（図３中、右側）
にバランスウェイト１０４が連結されている。バランス
ウェイト１０４は、凹の字を逆さにした形状に形成さ
れ、アーム９６に覆い被さるように取り付けられてい
る。このアーム９６とバランスウェイト１０４は、若干
の隙間を持って配設され、揺動部材９８が僅かに揺動し
ても接触しないようになっている。また、バランスウェ
イト１０４は、揺動ピン１０２を支点とした両側のバラ
ンスが前後上下左右に釣り合うように構成されている。
なお、スキッド力調整機構１００については後述する。

【００２８】前記揺動部材９８とピックアップ６６は、
母線調節機構１０６を介して連結されている。母線調節
機構１０６は、図５に示すように、Ｖ字形状の溝（以
下、Ｖ溝と称す）１０８Ａが形成された一対の取付部材
１０８、１０８を、Ｖ溝１０８Ａ、１０８Ａが対向する
ように配置し、さらに、対向するＶ溝１０８Ａ、１０８
Ａ同士の間に円柱状のピン部材１１０を介在して構成さ
れる。一対の取付部材１０８、１０８同士は、ねじ１１
２、１１２によって連結されており、このねじ１１２、
１１２の締め込み量を変えることによって、ピン部材１
１０を支点としてピックアップ６６が左右に揺動する。
これにより、ピックアップ６６の先端がＸＹ面上で移動
し、ピックアップ６６の測定方向と回転中心との母線の
ずれを補正することができる。なお、一方のＶ溝１０８
Ａとピン部材１１０とを接着又はロウ付けし、ピン部材
１１０の脱落を防止してもよい。

【００２９】図６は、ピックアップ６６の内部構造を示
す断面図である。同図に示すように、ピックアップ６６
の内部には、アーム１１４が支点１１６を介して揺動自
在に支持されている。アーム１１４の後端部（図６中、
右端部）には、コア１１８が取り付けられており、この
コア１１８とボビン１１９とから成る差動トランス１２
０によってアーム１１４の揺動量を測定することができ
るようになっている。なお、図６の符号１２１は、測定
力設定用ばねであり、この測定力設定用ばねによって、
測定力が所定の値に調節される。

【００３０】また、アーム１１４の先端部（図６中、左
端部）には、触針１２２が取り付けられている。触針１
２２の先端には、図７に示すように、例えばダイヤモン
ド製のコンタクト１２４が下向きに取り付けられ、測定
時にはこのコンタクト１２４がワーク表面をトレースす
る。

【００３１】また、ピックアップ６６の先端部には、図
６及び図７に示すように、スキッド１２６が取り付けら
れている。このスキッド１２６は、板ばね１３０を介し
てピックアップ６６に取り付けられており、調節ねじ１
３２の締め込み量を調節することによってスキッド１２
６の角度を調節することができる。また、スキッド１２
６の先端の下面には、ルビーボール１２８が固定されて
いる。測定時には、このルビーボール１２８がワーク表
面に押圧され、該ルビーボール１２８とコンタクト１２
４との相対変位が粗さの測定値となる。なお、φ０．５
ｍｍ程度のルビーボール１２８を切り出してスキッド１
２６に接着して使用することにより、ピックアップ６６
の先端部の全高さｈを小さく（例えば０．７ｍｍ程度
に）抑えつつ、粗さ成分のみを測定することができる。
これにより、小径（例えばφ１ｍｍ）の孔の内面の粗さ
を測定することができる。

【００３２】ルビーボール１２８がワーク表面を押圧す
る力（スキッド力）は、図３に示したバランス機構部６
４内のスキッド力調整機構１００によって調節される。
スキッド力調整機構１００は、アーム９６を上方に付勢
するばね１３４と、このばね１３４が取り付けられる直
動部材１３６とから構成される。直動部材１３６は、ね
じ棒であり、ナット１３８を回動することによってＺ軸
方向に直動し、これによって、ばね１３４の伸び量が変
位してスキッド力が調節される。スキッド力は、例え
ば、触針１２２のコンタクト１２４が４ｍＮでワーク表
面を押圧する場合、２０ｍＮ程度に設定される。なお、
ピックアップ６６の自重は、バランスウェイト１０４に
より揺動ピン回りにバランスされているので、測定方向
が変化してもスキッド力は変化せず、常に精度の良い測
定が可能となる。

【００３３】次に、上記の如く構成された粗さ測定装置
１０の作用について説明する。以下は、ワークの側面に
形成された小径の孔の内周面を粗さ測定する例で説明す
る。

【００３４】まず、母線調節機構１０６によって、ピッ
クアップ６６の測定方向と回転中心との母線のずれを補
正する。

【００３５】次に、調整部１４の傾き調整機構２４によ
って、ピックアップ６６の先端が、ワークの孔と同じ方
向を向くように傾きを調節する。そして、調整部１４の
Ｘ軸調整機構１８、Ｙ軸調整機構２０、Ｚ軸調整機構２
２によって、ピックアップ６６の先端（即ち、スキッド
１２６と触針１２２の先端）を孔の外部に配置する。次
いで、ピックアップ６６を１８０°毎に回転させなが
ら、ピックアップ６６の測定方向が孔の左右中心になる
ように、調整部１４の各調整機構によって調節する。さ
らに、ピックアップ６６を９０°回転させて横向きにし
た後、ピックアップ６６を１８０°毎に回転させなが
ら、ピックアップ６６の測定方向が孔の上下中心になる
ように、調整部１４の各調整機構によって調節する。

【００３６】次に、回転量調節機構８０のクランプネジ
８８、９２を緩めて回転駒８２を回動させ、測定開始を
設定した後、クランプネジ８８を締めて回転駒８２を固
定する。次いで、固定駒８４と回転駒８２とを回動させ
てピックアップ６６先端のコンタクト１２４を測定終了
点（例えば孔の下端）に合わせながら、駆動ピン８６を
終了ピン９０に当接させ、クランプネジ９２を締める。

【００３７】次に、調整部１４のＸ軸調整つまみ３０を
回動操作して駆動部１２をＸ軸方向に移動させ、ピック
アップ６６の先端部をワークの孔に挿入する。このと
き、スキッド１２６を若干持ち上げて、ピックアップ６
６の先端部がワークの接触しないようにする。次いで、
スキッド１２６を離して、スキッド１２６のルビーボー
ル１２８と触針１２２先端のコンタクト１２４とを孔の
内周面に当接させる。このとき、触針１２２の揺動量を
差動トランス１２０で確認して、所定の測定範囲内であ
れば、測定の準備作業が終了する。

【００３８】次に、駆動部１２のモータ７０を駆動し、
ピックアップ６６を回転させる。これにより、触針１２
２のコンタクト１２４がワーク表面に当接しながら円周
方向に移動し、触針１２２の揺動量が差動トランス１２
０によって測定される。このとき、ピックアップ６６
は、スキッド１２６によって案内されるので、触針１２
２は粗さだけを検出する。また、ピックアップ６６が揺
動自在に、且つバランスウェイト１０４によって釣り合
った状態に支持されているので、スキッド１２６は常に
適切なスキッド力で孔の内周面を押圧する。したがっ
て、孔の軸とピックアップ６６の回転中心とが若干ずれ
ている場合であっても、スキッド１２６が常に一定のス
キッド力で孔の内周面を押圧しながら触針１２２をガイ
ドする。これにより、スキッド力が変動することによっ
てスキッド１２６のたわみの変動分を触針１２２が検出
して大きく振れ過ぎることがない。また、触針１２２
は、周囲をスキッド１２６で覆われているので、破損す
ることがない。したがって、粗さ測定装置１０によれ
ば、孔の内周面を周方向に粗さ測定することができる。
なお、粗さ測定は、回転量調節機構８０の駆動ピン８６
が終了ピン９４に当接することによって終了する。

【００３９】このように本実施の形態の粗さ測定装置１
０によれば、ルビーボール１２８と触針１２２との相対
位置を測定しているので、回転軸７４と孔とを高精度で
芯合わせしなくても、粗さ測定を行うことができる。し
たがって、回転軸７４と孔との芯合わせを始めとする準
備作業を容易、且つ短時間で行うことができる。特に、
本実施例では、Ｘ軸調整機構１８、Ｙ軸調整機構２０、
Ｚ軸調整機構２２、及び傾き調整機構２４を備えた調整
部１４に駆動部１２を取り付けたので、回転軸７４と孔
との芯合わせを迅速に行うことができる。

【００４０】同様に、本実施の形態の粗さ測定装置１０
によれば、ルビーボール１２８と触針１２２との相対位
置を測定しているので、ピックアップ６６を高精度で回
転させなくても、粗さを測定することができる。したが
って、ピックアップ６６の回転駆動機構部６２を小型化
することができ、軸受７６にアンギュラ玉軸受を使用で
きる。これにより、粗さ測定装置１０全体を小型化、軽
量化することができ、さらにコストも削減することがで
きる。

【００４１】また、粗さ測定装置１０によれば、ピック
アップ６６を揺動自在に支持するとともに、揺動ピン１
０２においてピックアップ６６と釣り合うバランスウェ
イト１０４を設けたので、あらゆる姿勢において精度良
く測定を行うことができるようになり、水平方向に形成
された孔や斜め方向に形成された孔も測定することがで
きる。

【００４２】さらに、本実施の形態の粗さ測定装置１０
によれば、ピックアップ６６の先端が細く形成されてい
るので、径の小さい孔も測定することができる。

【００４３】なお、上述した実施の形態は、ワークの側
壁に形成された孔を測定する例で説明したが、これに限
定するものではなく、円柱状や円筒状に形成されたワー
クの外周面の粗さを測定することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る粗さ測
定装置によれば、触針を案内するスキッドを設けて、触
針の振れ過ぎを防止するので、検出器の回転軸とワーク
の周面との回転を高精度で行わなくても、粗さ測定する
ことができる。また、本発明によれば、検出器が揺動自
在に、且つバランスウェイトによって釣り合った状態に
支持されるので、あらゆる方向で粗さ測定を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粗さ測定装置の実施の形態を示す
正面図

【図２】図１に示した測定装置の側面図

【図３】図１に示した駆動部の構造を示す断面図

【図４】図３に示した回転量調節機構の構造を示す分解
図

【図５】図３に示した母線調節機構の構造を示す分解図

【図６】図３に示したピックアップの断面図

【図７】図６に示したピックアップの先端部分の断面
図。

【図８】従来装置の構造を示す概略構造図

【符号の説明】 １０…粗さ測定装置、１２…駆動部、１４…調整部、１
８…Ｘ軸調整機構、２０…Ｙ軸調整機構、２２…Ｚ軸調
整機構、２４…傾き調整機構、６６…ピックアップ、７
０…モータ、７４…回転軸、８０…回転量調節機構、９
８…揺動部材、１００…スキッド力調整機構、１０２…
揺動ピン、１０４…バランスウェイト、１０６…母線調
節機構、１２２…触針、１２４…コンタクト、１２６…
スキッド、１２８…ルビーボール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに形成された周面に検出器の触針
   を接触させ、前記検出器を回転させることにより、前記
   周面の粗さを周方向に測定する粗さ測定装置において、 前記検出器は、前記触針とともに前記ワークの周面に接
   触して前記触針を案内するスキッドを備えたことを特徴
   とする粗さ測定装置。
2. 【請求項２】 前記検出器は、駆動手段によって回転駆
   動される回転軸部材に揺動自在に支持されるとともに、
   揺動支点を中心に前記検出器と釣り合うバランスウェイ
   トを設けたことを特徴とする請求項１記載の粗さ測定装
   置。