JP2009503461A - 粗度走査装置 - Google Patents

Abstract

本発明にしたがう粗度走査装置（１）は、プレート（２０）の上に配置される、大きな面積の少なくとも一つの開口（２７及び／又は２８）を有するスキッド（１９）を有し、当該開口は、実際のスキッドを形成し、且つ、可能な限り直接にプレート（２０）に隣接する。走査針（６）は、いかなる毛細管効果をも許さない大きな距離で中間空間（２６）の壁を通って延在する。前記走査針は、プレート（２０）に設けられた開口の壁だけで狭い環状間隙を規定する。この環状間隙に入った液体は、それら液体が中間領域（２６）に達するとすぐに前記環状間隙から外へ自由に流れ出る。液体は、粗度走査装置（１）の内部に流入されない。

Description

本発明は、特に工業的用途のためだけでなく検査室測定のための粗度走査装置乃至粗度スキャナーに属する。

粗度走査装置は、表面の粗さを定量するために用いられる。この目的のために、粗度走査装置は、ワークピースと接触する数ミリメートルの大きさのすべり部乃至スキッド（skid）を含む。非常に細い走査針は、スキッドにおける開口を通り、ワークピース表面に接触するまで延びる。スキッドがワークピース上にある間に、表面粗さで生じた走査針の振動が、まさにレコードプレーヤーのようにピックアップされ、電気信号に変換され、粗さの大きさ乃至特性を定量するために評価される。

走査針及びスキッドは、非常に小さな構成要素であり、また、それらは非常に高感度でもある。走査針が通って延びる開口は、例えば、１ミリメートルあるいはそれ以下の幅だけである。測定規格乃至仕様を遵守してはいないが、粗度走査装置は、時として、オイルが塗られたワークピース表面に接触する。そのような問題は、主に製造装置と接続して使用している間に起こる。その際、ワークピース表面に存在するオイルは、スキッド開口において走査針周りに堆積し、そのために、針の振動によってだんだんと粗度走査装置の内部に運ばれる。しかしながら、オイルは、その粘度のせいで測定に望ましくなく乃至有害に影響するので、そのような粗度走査装置の測定結果は、もはや信頼できない。したがって、オイルを洗浄しなければならないが、粗度走査装置の小さな寸法のために、それには特別な技術を必要とする。さらに、粗度走査装置から溶剤又はフラッシング媒体（flushing medium）を取り除くことは難しい。それらは、毛細管効果のために、例えばスキッドと走査針との間の表面領域に付着する。走査針の周りの間隙が溶剤若しくはフラッシング液、洗浄剤、オイル、又は、それらに似た媒体から自由であろうとなかろうと、目視検査は、拡大レンズ無しでは不可能であり、拡大レンズを有してでさえ、確実には不可能である。

これに基づいて、本発明の目的は、製造手順に組み込まれても確実に使用可能である粗度走査装置を提供することである。

この目的は、請求項１にしたがう粗度走査装置によって達成される。

本発明にしたがう粗度走査装置は、空間を取り囲むスキッドを備えて成り、当該空間は、しかしながら、周囲から隔離されない。それどころか、取り囲まれた空間は、少なくともその一方の側面で開口される。空間を、例えば、スキッドの動作方向において前部の方及び／又は後部の方へ開口しうる。このようにして、洗浄液を容易に針にかけたり、針に届かせることができ、且つ、流れ出させることもできる。スキッドによって取り囲まれた空間を圧縮空気で洗浄することも可能である。

走査針とスキッド開口との間で別に存在する毛細管効果は、ポンプ効果を生じさせ、当該ポンプ効果によって、別のオイルが粗度走査装置に導かれる。このポンプ効果は、スキッドの開口構成によって取り除かれる。スキッドと走査針との間に入ってきたオイルを前部及び後部の方へ再び排出することができる。どのような場合でも、オイルはさらに粗度走査装置に導かれない。

走査針は、好ましくは、ダイヤモンド先端部か又はダイヤモンド先端部を設けられたスチール針である。走査針は、スキッドに設けられた開口を通じ、開口の壁に接触しないで延びる。好ましくは、走査先端部は、この領域で絞られる。すなわち、走査先端部は、例えば、籐のような乃至節のある茎のような形状（cane-like shape）を有する。

スキッドに形成され、且つ、それを通って走査針が延びるプレートは、好ましくは、ワークピースに面するその端部でわずかにアーチ状に曲げられる。当該アーチは、スキャナーの動作方向に又はスキャナーの動作に対して横断する方向に湾曲を有することができる。また、曲率半径は異なりうる。動作方向に対して横断する湾曲は、ワークピース表面に対してわずかに異なる角度で粗度走査装置を保持することを可能にする。湾曲は、ワークピース表面に対して正確に平行に向ける必要はない。動作方向における湾曲は、むき出しの壁のような凹面の表面領域を走査する場合に有利である。

プレートは、少なくとも一つの、しかし好ましくは二つの支持アームによってクランプに接続され、当該支持アームは、プレートの二つの長い端部から突出する。各アームのアーチ状に曲げられた上側部は、スキッド担体に取り付けるためのクランプにさせられる。二つのアームの間に存在する空間は、動作方向に対して、前部の方だけでなく後部の方にも好ましくは開口される。それぞれの開口は、好ましくは、プレートまで直接に延びる。したがって、プレートに設けられた開口を介してアーム間の空間に入ってきた液体は、自由に流れ出ることができる。これは、粗度走査装置の汚れ感度を減少させ、その洗浄を容易にする。

本発明の更なる特徴と有利な実施形態とが、図面又は明細書に加えて請求項の対象である。図面は、本発明にしたがう粗度走査装置の実施形態を示す。

図１は、管形態のスキッド担体３を設けられた基体２を有する粗度走査装置１を示し、当該スキッド担体は、基体２から突出する。管状のスキッド担体３の代わりに、Ｕ断面形状のスキッド担体を用いてもよい。さらに、楕円管、円管、矩形管形状、又は、それらに似た形状でもよい。スキッド担体３を通って、レバーアーム５が延在し、当該レバーアームは、走査アーム４の一部であって、且つ、その自由端で走査針６を担持する。走査針６はソケット７に保持され、当該ソケットは、レバーアーム５の端部で走査針を支持する。

走査アーム４は、スプリングジョイント８、９（図２）を介して基体２によって可動に支持され、且つ、走査アーム４の動作と位置変化をピックアップするためのセンサー１１と協働する第二レバーアーム１０を含む。センサー１１の信号を、差込型接触ピン１２、１３を介して外部から入手することができる。

粗度走査装置１は、好ましくは、円筒形の外形を有する。粗度走査装置１は、図示されない前進する装置の円筒形ハウジング１４に収容され、図１に矢印１５で示されるような方向に、ワークピース表面の走査のために移動可能である。この目的のために、走査針６には、走査先端部１７が設けられ、当該走査先端部は、例えば、ダイアモンド先端部の形態でありえる。

スキッド担体３には、基体２から離れた端部１８でスキッド１９が設けられ、当該スキッドを介して、粗度走査装置１がワークピース表面１６上に配置される。スキッド１９は、ワークピース表面１６上で粗度走査装置１を支持し、走査先端部１７の偏差乃至撓みのための測定基準を形成する。スキッドの底部側で、スキッドは、プレート２０の形態の部分を含み、当該プレートは、底部で研磨され、且つ、特に図４、５及び６に示されるように、わずかに曲げられる。図５は、この場合、前進方向に対して垂直に延びる平面での湾曲を示す。図４に示されるように、この湾曲は、図４における図平面である前進方向に横断する湾曲よりも明らかに大きい。プレート２０の下面は研磨されているので、プレートはワークピース表面にわたって容易に且つ滑らかにスライドすることができる。

プレート２０は開口２１を含み、当該開口の直径は、図４に示されるように、プレート２０の厚さＤよりも実質的に大きい。開口２１は、好ましくは、プレート２０の中央部の外側に配置される。開口は、動作方向１５に関して、プレート２０の前端部２３に対してよりも後端部２２に対してより近接して配置される。

基本的に平行な二つの脚部２４、２５（図５又は図６）は、それらの間に比較的広い空間２６を形成するようにプレート２０から上方へ延びる。動作方向１５において、プレート２０の前端部２３の上方に、及び、後端部２２の上方にも、プレート２０には、上方へ延在する脚部は設けられない。すなわち、脚部２４、２５の間の空間２６には、前部及び後部の方に開口２７、２８が設けられる。

脚部２４、２５は、半円断面のスリーブ部材の形態で、それら上端部にクランプ部材２９、２０を形成し、当該クランプ部材によって、スキッド１９はスキッド担体３に係合させられる。

スキッド担体３に対するスキッド１９の追加的な取り付けのために、図２から示されるように、クランプ部片３１をクランプ部材２９、３０の間の端部開口に挿入してもよく、当該クランプ部片は、プラグのようにスキッド担体端部を閉じる。

上記の粗度走査装置１は以下のように動作する。

動作の間、粗度走査装置１は、前進方向１５でワークピース表面１６上を引かれる。スキッド１９は、この場所で、下側にアーチ状にされ且つ研磨されたプレート２０の表面でワークピース表面１６上をスライドする。同時に、走査先端部１７がワークピース表面を走査し、それによって、走査針６がワークピース表面１６に対して垂直な極微動作にさらされる。走査アーム４の小さな旋回動作がセンサー１１によって検出され、ピックアップすることのできる電気信号に変換される。オイルやオイル残渣のようなワークピース表面上に存在するいかなる液体も針上にまとまり、それによって、針先端部１７と開口２１の壁との間に形成された環状間隙がそれぞれの液体で満たされる。追加的な蓄積で、そのような液体は、最終的には開口２１の頂部を越えてあふれ出し、プレート２０の上側面に広がる。しかしながら、更なる蓄積は全くない。その際、液体は、後端部及び前端部２２、２３を介して自由に流れ出ることができる。どのような場合でも、液体は、走査針６に沿って上方に移動しないし、スキッド担体３には入らない。

粗度走査装置１を清掃する必要がある場合には、容易に粗度走査装置を洗浄液で磨くこともできるし、洗浄液を粗度走査装置の上に吹き付けることもできるし、粗度走査装置を洗浄液に浸すこともできる。走査針６の上の開口２７、２８を通して洗浄液を吹き付け、洗浄液を再び流しだすか又は洗浄液を圧縮空気によって吹き飛ばすこともできる。また、走査中に走査針６に蓄積されたオイルなどの液体を、直接圧縮空気によって吹き飛ばしえる。

図７は、改良された実施形態のスキッド１９’を示す。同一の参照番号に基づいて、先の記述はこの実施形態にも当てはまる。しかしながら、先の記述の他、スキッド１９’は、対向する前端部及び後端部の方へ開口するだけでなく三側面の方にも開口する空間２６を含む。プレート２０は、脚部２５によってだけ支持され、脚部２４は省略される。クランプ部材３０は、それ単独でスキッド１９’を支持するのに十分なように拡張される。例えば、クランプ部材は、スキッド担体３周りを１８０°以上にわたり延在しうる。この実施形態では、針６周りの空間２６に、特に申し分なく接近可能である。開口２１は、示されているような孔でもよいし、代わりに、別の形態、例えばスリットの形態での通路でもよい。このようなスリットは、前進方向１５に対して長手方向又は横断方向に延在しうる。同じことがスキッド１９にも当てはまる。

本発明にしたがう粗度走査装置１は、実際のスキッド構造物を形成するプレート２０上方に配置され、プレート２０から直接に延びる比較的大きな開口２７及び／又は２８を少なくとも含むスキッド１９を含む。走査針６は、脚部間の空間２６を規定する壁２４、２５から比較的大きく離れて延びるので、毛細管効果は全く存在しない。プレート２０における開口２１の壁の間だけに、狭い環状間隙が針６周りに形成される。しかしながら、この環状間隙に達する液体もまた、それらが脚部２４、２５間の空間２６に達すると直ちに外へ導かれる。液体は粗度走査装置１の内側に入らない。

長手方向断面図で粗度走査装置を概略的に示す。 図１に記載の粗度走査装置の分解斜視図を示す。 スキッドの底面図で、図１及び図２に記載の粗度走査装置のスキッドを示す。 長手方向断面図で図３のスキッドを示す。 図３及び図４に示されたスキッドの正面図を示す。 図３〜図５に示されたスキッドの斜視図を示す。 斜視図で、図１に記載の粗度走査装置のためのスキッドの改良された実施形態を示す。

符号の説明

１ 粗度走査装置
３ スキッド担体
４ 走査アーム
６ 走査針
１７ ダイアモンド先端部
１８ 端部
１９ スキッド
２０ 案内プレート
２１ 開口
２４ 脚部
２５ 脚部
２６ 空間
２８ 開口
２９ クランプ構造部
３０ クランプ構造部

Claims (14)

1. 走査アームの一端に取り付けられる走査針（６）を備えた走査アーム（４）と、
   スキッド担体（３）に沿って延びる走査アーム（４）を備えたスキッド（１９）を支持する端部（１８）を有するスキッド担体（３）と、を備えて成る粗度走査装置（１）であって、
   空間（２６）が、スキッド担体（３）とスキッド（１９）との間に形成され、且つ、走査針（６）が通って延びる開口（２１）を含む案内プレート（２０）によって少なくとも一方の側面で範囲を定めされ、当該空間（２６）は、案内プレート（２０）の上方で少なくとも一方の側面の方に完全に開口している粗度走査装置。
2. 走査針（６）が、ダイアモンド先端部（１７）によって形成されるか又はダイヤモンド先端部（１７）を設けられることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
3. 案内プレート（２０）が、空間（２６）から離れた側面で湾曲させられることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
4. 案内プレート（２０）が、空間（２６）から離れた側面で研磨されていることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
5. 開口（２１）が円形であり、且つ、走査針の直径よりも大きな直径を有するので、走査針（６）は、接触せずに開口（２１）を通って延びていることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
6. 案内プレート（２０）は、案内プレート（２０）での開口（２１）の直径よりも小さな厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
7. 開口（２１）を通って延びる走査針（６）の部分が、とがらせられることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
8. 案内プレート（２０）が、少なくとも一つの支持脚部（２４）によってクランプ構造部（２９）に接続させられることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
9. 案内プレート（２０）には、クランプ構造部（２９、３０）に接続される実質的に平行に間隔を開けられた二つの脚部（２４、２５）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粗度走査装置。
10. 脚部（２４、２５）の間に開口（２８）が設けられ、当該開口を介して空間（２６）が外側に開口していることを特徴とする請求項９に記載の粗度走査装置。
11. 開口（２８）が案内プレート（２０）まで下方に延びるので、脚部（２４、２５）の間の空間（２６）は、案内プレート（２０）まで下がって開口していることを特徴とする請求項１０に記載の粗度走査装置。
12. 脚部（２４、２５）の間の空間（２６）が、少なくとも二つの側面で開口していることを特徴とする請求項１０に記載の粗度走査装置。
13. 脚部（２４、２５）の間の空間（２６）が、少なくとも対向する側面で開口していることを特徴とする請求項１０に記載の粗度走査装置。
14. 脚部（２４、２５）の間の空間（２６）が、少なくとも３つの側面の方に開口していることを特徴とする請求項１０に記載の粗度走査装置。

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