JP2007500338A - 試験標準装置を備えた粗さ測定機器 - Google Patents

Abstract

粗さ測定装置（１）は送り装置（３）用の収容装置（２）を有し、送り装置（３）は加工物表面にわたって粗さセンサ（４）を引っ張るために機能する。収容装置（２）は、粗さセンサ（４）の射程範囲に試験面（２５）を備えた試験標準装置（２４）を保持する。試験標準装置（２４）は収容装置（２）に固着されるポケットに位置決めされることが好ましく、このポケットは送り装置（３）を収容するための孔の壁に具体化される。したがって、その試験面（２５）は収容装置（２）の内側に位置し、汚れや損傷から保護され、さらにアクセスしやすいようになっている。

Description

本発明は、粗さ測定機器に関する。

粗さ測定機器は、加工物の特性的な粗さ値を決定するために、工場および企業で用いられている。たとえば、粗さ測定機器は、特許文献１で周知である。この機器は、送り装置および送り装置によって移動される粗さセンサを備える。粗さセンサによって生成される信号は、特性的な粗さ値を決定するために、評価装置に供給される。

粗さセンサは、レバーアームに支持され、加工物表面にわたって摺動するように案内されるダイヤモンドチップを有する。表面粗さによって生じるダイヤモンドチップの動きが、適切なセンサによって検出され、電気信号に変換される。ダイヤモンドチップの偏向の大きさは、センサ装置の信号振幅に対応する。受信された電気信号から、特性的な粗さ値が決定される。したがって、電気信号が大きさにおいて、所定の態様で粗さに依存することを保証するように注意しなければならない。そのために、粗さ測定機器は、較正を受ける。

装置によって確認された特性的な粗さ値が高信頼性であることを保証するために、較正は時々監視されなければならない。これは、可能な限り簡単な態様で行われる必要がある。

独国特許第４１ ３２ ７２４ Ｃ２号明細書

これを出発点として、本発明の目的は、高信頼性の粗さ測定機器を製作することにある。

この目的は、請求項１によって定義され、簡単な態様で正確な較正の不定期な検査を可能にする粗さ測定機器によって達成される。そのために、粗さ測定機器は、収容装置を有し、その粗さセンサを備えた送り装置および試験標準装置を保持する。試験標準装置は、一方では粗さセンサによって到達されることができ、他方では外側からのアクセスから保護されるように、収容装置の内側の点に位置することが好ましい。試験標準装置は、たとえば実質的に平面を備えたプラスチック素子によって形成され、その粗さが周知であるか、または規定されている。試験標準装置は、たとえば、調整標準装置の複製品を成形することによって得られてもよい。これに関して、試験標準装置は調整標準装置ほど正確ではないが、新たな較正が必要であるかどうかに関して粗さ測定機器を検査することができるのに十分な程度に正確である。調整標準装置は、必要に応じて即時利用可能である。少数の操作だけで随時、比較測定を行うことができ、さらなる測定組立品を必要としない。

収容装置は、平たい直方体ブロック形状の本体として具体化されることが好ましく、一方の短い側に加工物用の収容角柱を有する。収容角柱は、互いに対して鈍角を形成する２つの平面によって形成され、外側から見ると、凹形の窪みを形成する。２つの面の交差する想像線には、スリットがあることが好ましく、スリットを介して粗さセンサはこの角柱上に配置された加工物の表面にアクセスする。

円筒孔は、この角柱に平行に、収容装置中に具体化されることが好ましく、粗さセンサを備えた送り装置を収容するように機能する。送り装置は収容装置において軸方向に移動することができるため、粗さセンサは収容装置の外側と内側の両方に位置することができる。さらに、送り装置は、わずかな力だけで手によってその長手軸を中心にして回転されることができることが好ましい。この目的のために、送り装置は円筒筐体を有することが好ましい。この実施形態において、試験標準装置は円筒凹部の壁に具体化されるポケットに位置決めされる。たとえば、試験標準装置は、ポケットに締着、接着または圧入される。したがって、試験標準装置は消失しないように保護され、収容装置の中で送り装置を１８０°回転することによって、粗さセンサが試験標準装置の表面と接触するように、最も簡単な可能な態様で粗さセンサの較正の検査を行うことができる。次に、簡単な走査動作が行われる。この動作が所望の精度で期待される特性的な粗さ値を提供する場合には、粗さ測定機器の較正を行わなくてすむ。

試験標準装置は送り装置用の凹部に位置決めされるため、粗さ測定機器を用いることはきわめて容易である。特に、較正をきわめて簡単かつ確実に検査することができる。再較正を行い、たとえば粗さセンサの感度または粗さセンサに接続された増幅器の増幅係数を再調整する必要がある場合には、試験標準装置で必要に応じてこれを行うことができる。しかし、個別に格納され、必要な場合に限り用いられる較正標準装置を用いることが好ましい。較正標準装置は、鋼またはガラスから構成されてもよい。

本発明の実施形態のさらに好都合な詳細は、従属項、図または説明の対象である。

図には、本発明の１つの具体的な実施形態が示されている。

図１において、粗さ測定機器１が示されており、粗さセンサ４を備えた送り装置３用の収容装置２を備える。収容装置２は、全体としては略直方体ブロック形状である。収容装置２は、結合された２つの部材によって形成されてもよく、または１つの部材であってもよく、短い側５に加工物を収容するための角柱を有する。この角柱は、２つの平面６、７によって形成され、共に鈍角を形成する。面６、７は、その間にスリット８を画定し、スリット８に平行な円筒凹部９につながる。この凹部は、送り装置３を収容するために機能する。スリット８は、その被覆物を貫通する。

面６、７は、それぞれの縁１１、１２で隣接され、さらに面１３、１４によって低い切妻形状を形成する。縁１１、１２は、たとえば平面に収容装置２を据え付けるための縁として機能する。

凹部９は、貫通孔として具体化されることが好ましい。その直径は、送り装置３の円筒筐体の外径よりわずかに大きい。したがって、この筐体は、凹部９において軸方向に移動可能であり、かつその長手軸を中心にして回転可能であるように保持される。送り装置は、凹部９において、ほとんど遊びがない状態（滑り嵌め）で着座される。送り装置のたとえばプラスチックからなる筐体と凹部９の壁との間の摩擦により、送り装置を所定の位置に固定する。

図２に示されているように、送り装置３は、案内レール１６およびその上に支持される往復台１７を備える案内装置１５のほか、制御ユニット（さらに図示せず）によって所定の距離にわたって、案内レール１６に沿って往復台１７を引っ張る駆動装置（さらに図示せず）を備える。往復台１７は、粗さセンサ４を保持し、その結果、粗さセンサ４は往復台１７と共に移動される。粗さセンサ４はセンサチップ１９を備え、センサチップ１９はアーム１８上に支持され、加工物２１の表面を走査し、その過程で表面粗さによって規定される表面の微細な構造を追跡する。加工物表面の垂線に対するアームの結果的な動きが、粗さセンサ４に位置する変換装置によって電気信号に変換される。これらの信号は、制御ユニット（さらに図示せず）に達する。制御ユニットは、信号を表示し、メモリに格納するか、および／またはさらに信号を処理して、たとえば特性的な粗さ値を確認する。制御ユニットは、必要に応じて、図２の矢印２２によって示されるように、案内装置１５および粗さセンサ４の垂直調整も制御してもよい。

試験標準装置２４が着座されるポケット２３は、スリット８とは正反対の凹部９の壁の側に具体化され、図１または図２において見ることができる。試験標準装置２４は、たとえば直方体ブロック形状の本体であり、所定の粗さの試験面２５を備える。試験面２５は、放射方向の内側を指し、凹部９の壁の一部を形成する。試験標準装置２４はたとえば合成樹脂本体であり、その試験面２５は、較正または調整標準装置の面の成形された複製品を形成する。ポケット２３は、凹部９の縁に直ちに隣接して位置することが好ましく、試験標準装置２４は収容装置２の端面（図１参照）から見ることができる。ポケット２３はきわめて深いため、試験面２５は凹部９の壁より放射方向のある程度はなれた外側にある。送り装置３がポケット２３の領域に押し込まれると、試験面２５と送り装置３の外側被覆物面との間に間隙２６が残る。この間隙により、試験面２５の損傷を防止する。

したがって、記載された粗さ測定機器１は、以下のようにさらに機能する。

加工物２１の表面の粗さまたは特性的な粗さ値を決定するために、図２に示すように、粗さ測定機器１は、加工物表面の上に設定されることができる。次に、収容装置２は、加工物表面の上に縁１１、１２を用いて置かれる。送り装置３は、凹部９から突出するか、または突出しないかのいずれかになるように、凹部９において移動されることができる。続いて、粗さセンサ４は、図２で見ることができる位置から、センサチップ１９が加工物表面上に着座するほど十分に下げられる。ここで、往復台１７が所定の距離にわたって所定の速度で送り装置によって案内レール１６に沿って移動される場合には、センサチップ１９は加工物表面を走査する。続いて、特性的な粗さ値を確認するために、結果として生じる電気信号を記録するか、メモリに格納するか、または評価することができる。

図３に示されているように、さらに小さな加工物を用いた類似の手段が可能である。ここでは、表面は、スリット８を介して走査されることができる。

加工物表面を走査するための別の可能性が、図５に示されている。ここでは、収容装置２は、その背面をその下にある表面（さらに図示せず）に設定される。ここでは面６、７によって形成される角柱は、加工物２１を収容する。加工物は、たとえば、円筒物体であり、その被覆物の面は、粗さを決定するために、被覆物線に沿って走査されることができる。

粗さセンサ４によって供給される信号がその粗さに関して加工物２１の表面構造の垂直変数を正確に反映しているかどうかを検査するために、較正の検査を時々行うことができる。そのために、送り装置３は、図１および図４に示されているように、凹部９において回転され、粗さセンサ４がスリット８の正反対の側に位置するようにする。その長手方向の位置決めに関して、送り装置３は、凹部９の縁付近のセンサチップが、試験面２５の先頭の部分のある程度の範囲に位置するように位置決めされる。試験面は、凹部９の長手方向において、被覆することができる最大の走査距離に対応するか、または最大の走査距離を超える長さを有する。試験面２５は、２０ｍｍより長いことが好ましい。その幅は数ｍｍであることが好ましく、送り装置が手動で回転されるときには一定の許容差が見込まれ、センサチップ１９は試験面２５に固定するように位置決めされる。そうでない場合には、相対的な回転に対する固定は、送り装置のピンおよびスリット８によって保証される。

センサチップが試験面２５の先頭に位置している場合には、試験走査動作が行われる。この状態では、試験面２５は所定の走査速度で線に沿って走査され、センサ装置によって提供される信号が評価される。この評価において確認された特性的な粗さ値、具体的にはＲ_２が試験標準装置２４の周知の粗さ変数を中心として所定の許容差範囲内または予め決定すること可能な許容差範囲内にある場合には、粗さセンサ４の較正は正確であると分類され、粗さ測定機器は通常の測定動作に使用し続けることができる。しかし、試験走査動作において確認された特性的な粗さ値が許容差範囲外にある場合、または言い換えれば試験標準装置２４の周知の特性的な粗さ値から許容可能な誤差以上に異なっている場合には、粗さ測定機器１および特に粗さセンサ４を較正しなければならない。これは、較正標準装置によって行われることができる。個別の場合において、これはまた、必要に応じて、試験標準装置２４によって行われることができる。いずれの場合においても、用いられる特定の標準装置で走査が行われ、設計に応じて、適切な再調整は、センサで直に行われるか、センサに接続された増幅装置で行われるか、または評価装置で行われる。たとえば、増幅係数または減衰係数が、再調整される。

製作工程または測定工程における測定の正当性を保証するために、本発明の粗さ測定機器によって、利用者が粗さ測定機器の正確な較正を迅速かつ簡単に検査することが容易かつ明確に可能となる。

粗さ測定装置１は送り装置３用の収容装置２を有し、送り装置３は加工物表面にわたって粗さセンサ４を引っ張るために機能する。収容装置２は、粗さセンサ４の射程範囲に試験面２５を備えた試験標準装置２４を保持する。試験標準装置２４は収容装置２に固着されるポケットに位置決めされることが好ましく、このポケットは送り装置３を収容するための孔の壁に具体化される。したがって、その試験面２５は収容装置２の内側に位置し、汚れや損傷から保護され、さらにアクセスしやすいようになっている。

較正が検査中である場合の本発明の粗さ測定機器の斜視図である。 長手断面図における加工物表面の粗さを測定するときの粗さ測定機器である。 長手断面図における動作していない位置における粗さ測定機器である。 長手断面図における較正が検査中である場合の本発明の粗さ測定機器である。 長手断面図における粗さ測定機器に配置された加工物を測定するときの粗さ測定機器である。

Claims (9)

1. −加工物表面を走査するためのセンサチップ（１９）を有し、前記センサチップ（１９）に接続され、その動きを電気信号に変換する変換装置を有する粗さセンサ（４）を備え、
   −加工物表面にわたる経路に沿って前記粗さセンサ（１９）を移動するように配置される送り装置（３）を備え、
   −前記送り装置（３）を調整可能に収容するための凹部（９）を有する収容装置（２）を備え、
   −前記収容装置（２）に位置する試験標準装置（２４）を備える、
   粗さ測定機器（１）。
2. 前記試験標準装置（２４）は、前記凹部（９）に配置されることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
3. 前記試験標準装置（２４）は、所定の粗さを有する平坦な試験面（２５）を備えた本体によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
4. 前記試験標準装置（２４）は、直方体形状の本体であることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
5. 前記試験標準装置（２４）は、プラスチックからなることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
6. 前記試験標準装置（２４）は、調整標準装置の成形された複製品であることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
7. 前記試験標準装置（２４）は、前記凹部（９）の壁に配されたポケット（２３）に配置されることを特徴とする請求項１に記載の粗さ測定機器。
8. 前記試験標準装置（２４）は、その試験面が前記壁より放射方向においてさらに外側に位置するような深さで、前記ポケット（２３）に配置されることを特徴とする請求項７に記載の粗さ測定機器。
9. 長手方向に延在する前記ポケット（２３）は、端面で前記凹部（９）の開口部に配置されることを特徴とする請求項７に記載の粗さ測定機器。

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