JP2012137473A - Roughness measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性物質の表面の粗さを、光学方式を用いず非接触で定量的に測定する粗さ測定装置に関する。 The present invention relates to a roughness measuring device that quantitatively measures the surface roughness of a conductive material in a non-contact manner without using an optical method.
物体表面に存在している微少な凹凸の状態を、物体の表面粗さとして評価する手法が、従来より存在する。その代表的な手法として、触針式表面粗さ測定、光波干渉式表面粗さ測定、及び電気容量式表面粗さ測定などがある。
触針式表面粗さ測定は、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ０６０１などで規定されているように、触針を被測定面にほぼ垂直となるように接触させて一定方向に移動させ、被測定面の凹凸によって上下に変位する触針の変位量を検出し、検出した変位量から被測定面の表面粗さを求める測定手法である。
Conventionally, there is a method for evaluating the state of minute unevenness existing on the object surface as the surface roughness of the object. Typical methods include stylus type surface roughness measurement, light wave interference type surface roughness measurement, and capacitance type surface roughness measurement.
The stylus-type surface roughness measurement is performed by moving the stylus so that it is almost perpendicular to the surface to be measured and moving it in a certain direction, as defined in Japanese Industrial Standard JIS B0601, etc. This is a measurement technique for detecting the amount of displacement of the stylus that is displaced up and down by, and obtaining the surface roughness of the measured surface from the detected amount of displacement.
光波干渉式表面粗さ測定は、ＪＩＳ Ｂ０６５２などで規定されており、半透明の標準反射面を被測定面の近くに配置して得られる繰り返し反射干渉縞を利用する繰返し干渉方式、及び予め設けられた標準反射面と被測定面で反射した２つの光線の干渉縞を利用する二光線干渉方式がある。いずれかの方式によって、被測定面の表面粗さが求められる。
電気容量式表面粗さ測定としては、例えば特許文献１に示すものがある。
The light wave interference type surface roughness measurement is defined in JIS B0652, etc., and a repetitive interference method using a repetitive reflection interference fringe obtained by arranging a semi-transparent standard reflection surface near the surface to be measured, and provided in advance. There is a two-beam interference method that uses interference fringes of two rays reflected by the standard reflection surface and the surface to be measured. The surface roughness of the surface to be measured is obtained by any method.
An example of the capacitance type surface roughness measurement is shown in Patent Document 1.
特許文献１に開示の電気容量式表面あらさ測定器は、電極面表面に絶縁層を備えた測定電極を有するものであり、前記測定電極の電極面を一定の圧力で被測定物の被測定面に押し当て、前記測定電極の電極面を被測定面との間に形成される空隙により生じる電気容量の変化を電気信号として検出して被測定物の表面あらさを測定する。
この測定電極は、電極基体と、合成樹脂フィルム絶縁膜の一方の面に金属膜を薄膜形成してなる電極形成部材とを有し、前記電極形成部材の合成樹脂フィルム面が被測定物に対する接触面となるように、前記電極形成部材を非導電性の弾性部材を介して前記電極基体に取付けて成ることを特徴としている。
The capacitance-type surface roughness measuring instrument disclosed in Patent Document 1 has a measurement electrode having an insulating layer on the electrode surface, and the electrode surface of the measurement electrode is measured with a constant pressure on the surface to be measured. The surface roughness of the object to be measured is measured by detecting the change in electric capacity caused by the gap formed between the electrode surface of the measurement electrode and the surface to be measured as an electric signal.
This measuring electrode has an electrode base and an electrode forming member formed by forming a thin metal film on one surface of the synthetic resin film insulating film, and the synthetic resin film surface of the electrode forming member is in contact with the object to be measured. The electrode forming member is attached to the electrode base via a non-conductive elastic member so as to form a surface.
上述した従来の表面粗さ測定は、主に、滑らかな面、例えば鏡面加工された面に存在する微少な凹凸を測定することを念頭に置いているものであり、滑らかな被測定面の表面粗さを規定・評価するために用いられている。
しかし現実には、物体表面を意図的に粗面加工し、サンドペーパのような粗い面を形成することはよく行われており、その加工処理工程では、加工面の粗さが所望の程度となっているか否かを評価することが求められる。
The above-mentioned conventional surface roughness measurement is mainly intended for measuring minute irregularities existing on a smooth surface, for example, a mirror-finished surface, and the surface of the smooth surface to be measured. Used to define and evaluate roughness.
However, in reality, it is often done by roughing the surface of an object intentionally to form a rough surface such as sandpaper. In the processing step, the roughness of the processed surface becomes a desired level. It is required to evaluate whether or not
このような場合、ＪＩＳで規定された触針式表面粗さ測定で用いられる装置では、例えば、上述のサンドペーパのような、大きな凹凸で構成された非常に粗い面の表面粗さの測定及び評価において、大きな凹凸に触針が追従できなかったり、変位可能な範囲（測定レンジ）を超えてしまうという問題がある。
言うまでもなく、触針式表面粗さ測定は１次元での変位量を検出するものであるので、測定場所によって粗さにばらつきがある非常に粗い表面では、多くの測定回数が必要となり、測定対象全体の表面粗さを評価するには、非常に長時間を要するという問題もある。
In such a case, in the apparatus used in the stylus type surface roughness measurement prescribed by JIS, for example, the measurement and evaluation of the surface roughness of a very rough surface composed of large irregularities such as the above-mentioned sandpaper. However, there is a problem that the stylus cannot follow the large unevenness or exceeds the displaceable range (measurement range).
Needless to say, the stylus type surface roughness measurement detects the amount of displacement in one dimension, so on a very rough surface where the roughness varies depending on the measurement location, a large number of measurements are required. There is also a problem that it takes a very long time to evaluate the entire surface roughness.
また、特許文献１に開示の電気容量式表面あらさ測定器のような、電気容量式表面粗さ測定で用いられる装置は、測定対象に接触して表面粗さを測定するので、測定対象表面の凹凸によってセンサ面が劣化及び損傷するという問題がある。
さらに、測定対象表面が水で濡れていると、水の著しく高い誘電率が、測定電極の動作に大きな影響を及ぼしてしまい、正確な表面粗さの測定ができなくなる。ところが、工場などの生産現場においては、湿気などの環境を管理することは難しく、当然に、このような場所での測定は困難となる。
In addition, an apparatus used in capacitance type surface roughness measurement, such as the capacitance type surface roughness measuring instrument disclosed in Patent Document 1, measures the surface roughness in contact with the measurement target. There is a problem that the sensor surface is deteriorated and damaged by the unevenness.
Furthermore, when the surface to be measured is wet with water, the remarkably high dielectric constant of water has a great influence on the operation of the measurement electrode, and accurate surface roughness measurement cannot be performed. However, in a production site such as a factory, it is difficult to manage an environment such as humidity, and naturally, measurement in such a place is difficult.
上述の光波干渉式表面粗さ測定は、すでに述べた接触式の表面粗さ測定とは異なり、非接触式であるが、意図的に粗面加工された非常に粗い表面に測定光を照射すると、当該表面で測定光が乱反射して散乱してしまい、表面粗さの測定が非常に困難になる。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、非接触且つ非光学方式の簡便な構成で、大きな凹凸で構成された非常に粗い表面の粗さを、測定対象表面の湿気の影響を受けることなく、かつ短時間で測定することができる粗さ測定装置を提供することを目的とする。
The light wave interference type surface roughness measurement described above is a non-contact type unlike the contact type surface roughness measurement described above, but when measuring light is irradiated onto a very rough surface intentionally roughened, The measurement light is irregularly reflected and scattered on the surface, which makes it very difficult to measure the surface roughness.
Therefore, in view of the above problems, the present invention has a simple configuration of non-contact and non-optical method, and the roughness of a very rough surface composed of large unevenness is not affected by the humidity of the surface to be measured. An object of the present invention is to provide a roughness measuring apparatus capable of measuring in a short time.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明の粗さ測定装置は、被測定物体の表面粗さを非接触且つ非光学方式で測定する粗さ測定装置であって、前記被測定物体の表面上の所定領域を測定エリアとすると共に、前記測定エリア内の表面粗さに対応する信号を出力する粗さセンサと、前記粗さセンサの出力に基づいて、前記測定エリアの表面粗さの測定値を出力する粗さ検出部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The roughness measuring apparatus of the present invention is a roughness measuring apparatus for measuring the surface roughness of an object to be measured in a non-contact and non-optical manner, and has a predetermined area on the surface of the object to be measured as a measurement area. A roughness sensor that outputs a signal corresponding to the surface roughness in the measurement area, and a roughness detector that outputs a measurement value of the surface roughness of the measurement area based on the output of the roughness sensor; It is characterized by providing.
ここで、前記粗さセンサは、前記測定エリア内の表面粗さの平均値に対応する信号を出力するものであってもよい。
好ましくは、前記粗さセンサは、前記表面粗さに対応するインピーダンス変化を出力する渦電流式のセンサであってもよい。
好ましくは、前記粗さセンサは、前記表面粗さに対応するキャパシタンス変化を出力する電気容量式のセンサであってもよい。
Here, the roughness sensor may output a signal corresponding to an average value of the surface roughness in the measurement area.
Preferably, the roughness sensor may be an eddy current sensor that outputs an impedance change corresponding to the surface roughness.
Preferably, the roughness sensor may be a capacitance type sensor that outputs a capacitance change corresponding to the surface roughness.
ここで、前記被測定物体の表面と前記粗さセンサのセンサ面との離間距離であるリフトオフ量が一定となるように、前記粗さセンサを保持する接触治具を備えていてもよい。
ここで、本発明の粗さ測定装置は、前記被測定物体の表面と前記粗さセンサのセンサ面との離間距離であるリフトオフ量を検出する少なくとも１つの位置検出センサと、前記位置検出センサが検出したリフトオフ量を基に、前記粗さ検出部から出力された表面粗さの測定値を補正するリフトオフ補正部と、を備えていてもよい。
Here, a contact jig for holding the roughness sensor may be provided so that a lift-off amount that is a separation distance between the surface of the object to be measured and the sensor surface of the roughness sensor is constant.
Here, the roughness measuring apparatus of the present invention includes at least one position detection sensor that detects a lift-off amount that is a separation distance between the surface of the object to be measured and the sensor surface of the roughness sensor, and the position detection sensor includes: A lift-off correction unit that corrects the measured value of the surface roughness output from the roughness detection unit based on the detected lift-off amount may be provided.
また、日本工業規格で規定された粗さパラメータの値と前記表面粗さの測定値との関係を予め有しており、前記粗さ検出部から出力された表面粗さの測定値を、日本工業規格で規定された粗さパラメータの値に換算して出力する粗さパラメータ補正換算部を備えていてもよい。
さらに、本発明の粗さ測定装置は、前記粗さセンサを被測定物体の表面に沿って移動させるセンサ移動手段を備えていて、前記粗さ検出部は、前記センサ移動手段によって移動する粗さセンサからの出力に基づいて、被測定物体における連続した複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を出力するように構成されていてもよい。
In addition, it has a relationship between the roughness parameter value defined in Japanese Industrial Standards and the measured surface roughness value in advance, and the measured surface roughness value output from the roughness detector You may provide the roughness parameter correction | amendment conversion part which converts into the value of the roughness parameter prescribed | regulated by the industry standard, and outputs it.
Furthermore, the roughness measuring apparatus of the present invention further includes a sensor moving unit that moves the roughness sensor along the surface of the object to be measured, and the roughness detecting unit is a roughness that is moved by the sensor moving unit. Based on the output from the sensor, the measurement value of the surface roughness in a plurality of continuous measurement areas in the object to be measured may be output.
好ましくは、前記粗さ検出部は、被測定物体における複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を移動平均し、その結果を出力する移動平均粗さ算出部を備えていてもよい。
好ましくは、前記移動平均粗さ算出部は、移動平均を計算するための移動平均区間長を有しており、前記移動平均粗さ算出部は、移動平均区間長内に存在する複数の表面粗さの測定値の平均値を算出し、得られた平均値を移動平均粗さとして出力するように構成されていてもよい。
Preferably, the roughness detection unit may include a moving average roughness calculation unit that averages the measured values of the surface roughness in a plurality of measurement areas of the object to be measured and outputs the result.
Preferably, the moving average roughness calculator has a moving average section length for calculating a moving average, and the moving average roughness calculator has a plurality of surface roughnesses existing in the moving average section length. The average value of the measured values may be calculated, and the obtained average value may be output as the moving average roughness.
好ましくは、前記移動平均粗さのばらつきが所定値以内となるように、前記移動平均区間長の長さが設定されていてもよい。 Preferably, the length of the moving average section length may be set so that the variation of the moving average roughness is within a predetermined value.
本発明によれば、非接触且つ非光学方式の簡便な構成で、大きな凹凸で構成された非常に粗い表面の粗さを確実に測定することができる粗さ測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the roughness measuring apparatus which can measure the roughness of the very rough surface comprised by the large unevenness | corrugation reliably with the simple structure of a non-contact and a non-optical system can be provided.
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４を参照しながら、以下に、本発明の第１実施形態による粗さ測定装置１ａについて説明する。
例えば、被測定物体２の表面に金属や樹脂などを溶射して皮膜を形成する場合、表面が粗面加工されていると、被測定物体２の表面と皮膜との界面の面積が大きくなるとともに、粗面を構成する大きな凹凸と皮膜との間で機械的なアンカー効果が発揮される。これによって、被測定物体２の表面と皮膜との間で強固な接着が実現される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A roughness measuring apparatus 1a according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
For example, when a film is formed by spraying metal or resin on the surface of the object 2 to be measured, if the surface is roughened, the area of the interface between the surface of the object 2 to be measured and the film increases. A mechanical anchor effect is exhibited between the large irregularities constituting the rough surface and the film. Thereby, strong adhesion is realized between the surface of the object to be measured 2 and the film.
本実施形態において粗さ測定装置１ａは、上述のようにブラスト加工等により意図的に粗面加工された導電物質の皮膜形成前の表面を被測定面３として、被測定面３の粗さである表面粗さを測定する。
図１には、本実施形態の粗さ測定装置１ａで粗さ測定を行う被測定物体２が示されている。この被測定物体２は、金属等の導電物質からなり、その上面が大きな凹凸を有する粗い面となるように、ブラスト加工等により粗面化（粗面加工）されている。
In the present embodiment, the roughness measuring apparatus 1a uses the surface of the conductive material that has been intentionally roughened by blasting or the like as described above as the surface to be measured 3 as the surface to be measured 3, and the roughness of the surface 3 to be measured. Measure a certain surface roughness.
FIG. 1 shows an object to be measured 2 that performs roughness measurement with the roughness measuring apparatus 1a of the present embodiment. The object to be measured 2 is made of a conductive material such as metal, and is roughened (roughened) by blasting or the like so that the upper surface thereof becomes a rough surface having large irregularities.
図３（ａ）に示す如く、本実施形態による粗さ測定装置１ａは、被測定物体２の表面粗さを非接触且つ非光学方式で測定する粗さ測定装置１ａである。
粗さ測定装置１ａは、被測定物体２の表面上の所定領域を測定エリアとすると共に、測定エリア内の表面粗さに対応する信号を出力する粗さ測定用プローブ（粗さセンサ）４と、粗さ測定用プローブの出力に基づいて、測定エリアの表面粗さの測定値（粗さ測定値）を出力するインピーダンス変化検出部（粗さ検出部）６と、を備えている。
As shown in FIG. 3A, the roughness measuring apparatus 1a according to the present embodiment is a roughness measuring apparatus 1a that measures the surface roughness of the measured object 2 in a non-contact and non-optical manner.
The roughness measuring device 1a has a predetermined area on the surface of the object 2 to be measured as a measurement area, and a roughness measurement probe (roughness sensor) 4 that outputs a signal corresponding to the surface roughness in the measurement area. And an impedance change detection unit (roughness detection unit) 6 that outputs a measurement value (roughness measurement value) of the surface roughness of the measurement area based on the output of the roughness measurement probe.
これに加えて、粗さ測定装置１ａは、被測定物体２の表面と粗さ測定用プローブのセンサ面との離間距離であるリフトオフ量を検出する少なくとも１つの位置検出センサ５と、位置検出センサ５が検出したリフトオフ量を基に、前記インピーダンス変化検出部から出力された表面粗さの測定値を補正するリフトオフ補正部と、インピーダンス変化検出部６から出力された表面粗さの測定値、及びリフトオフ補正部で補正された表面粗さの測定値を表示する表示部８ａと、を備えている。 In addition, the roughness measuring apparatus 1a includes at least one position detection sensor 5 that detects a lift-off amount that is a separation distance between the surface of the object to be measured 2 and the sensor surface of the roughness measurement probe, and a position detection sensor. A lift-off correction unit that corrects the surface roughness measurement value output from the impedance change detection unit based on the lift-off amount detected by 5; a surface roughness measurement value output from the impedance change detection unit 6; And a display unit 8a for displaying the measured value of the surface roughness corrected by the lift-off correction unit.
粗さ測定用プローブ４（以下、プローブ４という）は、一般的な渦流探傷に用いられるプローブと略同様の構成を有しており、略円柱状の筐体を備え、当該筐体内に、例えば、巻径約１０ｍｍ程度のコイルを有するものである。コイルは、コイルの巻方向に略垂直な長さ方向が、筐体の長手方向に沿うように配置されている。
このように配置されたコイルに、数１００ｋＨｚから数ＭＨｚの周波数の交流電流を加えて励磁すると、コイルの軸芯方向に沿って、略円柱状の筐体の両端の底面を貫く磁束が発生する。この磁束が貫く両端の底面のうち、一方の底面がセンサ面（図示せず）として用いられ、プローブ４は、このセンサ面が被測定物体２の被測定面３に対向するように配置される。このとき、被測定面３上でセンサ面と対向する領域は、表面粗さが測定される測定エリアとなる。
The roughness measuring probe 4 (hereinafter referred to as the probe 4) has substantially the same configuration as that of a probe used for general eddy current flaw detection, and includes a substantially cylindrical housing. And a coil having a winding diameter of about 10 mm. The coil is arranged such that a length direction substantially perpendicular to the winding direction of the coil is along the longitudinal direction of the casing.
When an alternating current having a frequency of several hundred kHz to several MHz is applied to the coil arranged in this manner and excited, magnetic flux is generated that penetrates the bottom surfaces of both ends of the substantially cylindrical casing along the axial direction of the coil. . Of the bottom surfaces at both ends through which the magnetic flux passes, one of the bottom surfaces is used as a sensor surface (not shown), and the probe 4 is arranged so that the sensor surface faces the surface 3 to be measured of the object 2 to be measured. . At this time, the area facing the sensor surface on the surface to be measured 3 is a measurement area in which the surface roughness is measured.
センサ面は、例えば０．１ｍｍ程度の所定間隔だけ離れて被測定面３に対向するので、粗さ測定用プローブ４は被測定物体２とは接触しない（非接触）。このように、センサ面が被測定面３から離れていることをリフトオフといい、このときのセンサ面から被測定面３までの距離をリフトオフ量という。
センサ面を貫く磁束によって、導体である被測定面３近傍の磁界が変化すると、その磁界変化を打ち消す磁界が被測定面３近傍で発生し、被測定面３に渦電流が流れる。被測定面３を流れる渦電流は、同じく被測定面３近傍の磁界変化を生み、この渦電流による磁界変化よってコイルのインピーダンスが変化する。
Since the sensor surface is opposed to the surface to be measured 3 with a predetermined distance of about 0.1 mm, for example, the roughness measuring probe 4 does not contact the object to be measured 2 (non-contact). Thus, the fact that the sensor surface is separated from the measured surface 3 is referred to as lift-off, and the distance from the sensor surface to the measured surface 3 at this time is referred to as a lift-off amount.
When the magnetic field penetrating the sensor surface changes the magnetic field in the vicinity of the measured surface 3 that is a conductor, a magnetic field that cancels the magnetic field change is generated in the vicinity of the measured surface 3, and an eddy current flows in the measured surface 3. The eddy current flowing through the surface to be measured 3 similarly causes a magnetic field change in the vicinity of the surface to be measured 3, and the impedance of the coil changes due to the magnetic field change due to this eddy current.
図２に示すように、リフトオフ量が一定となるようにプローブ４を配置する。このときの被測定面３が平滑で、傷も凹凸も少ない粗さがほぼゼロといえる状態であれば、被測定面３上にプローブ４を配備した際、コイルのインピーダンス変化は小さいものとなる。
このインピーダンス変化は、被測定面３の粗さが大きくなるにつれて大きくなる。図２では、被測定面３の粗さが「小」のときはインピーダンス変化は「中」となり、被測定面３の粗さが「大」のときはインピーダンス変化も「大」となるとして、表面粗さの程度とインピーダンス変化の程度の関係を定性的に示している。これは、渦電流が流れる２次元の測定エリアに存在する凹凸表面での凹（凸）から凸（凹）にかけての高さ変化についても、見かけ上の変位量として検出するためである。
As shown in FIG. 2, the probe 4 is arranged so that the lift-off amount is constant. If the measured surface 3 at this time is smooth and the roughness with little scratches and unevenness can be said to be almost zero, when the probe 4 is disposed on the measured surface 3, the impedance change of the coil is small.
This impedance change increases as the roughness of the measurement surface 3 increases. In FIG. 2, the impedance change is “medium” when the roughness of the measured surface 3 is “small”, and the impedance change is also “large” when the roughness of the measured surface 3 is “large”. The relationship between the degree of surface roughness and the degree of impedance change is qualitatively shown. This is because the change in height from the concave (convex) to the convex (concave) on the uneven surface present in the two-dimensional measurement area where the eddy current flows is also detected as an apparent displacement amount.
つまり、被測定面３上にプローブ４を配備した際、又はプローブ４を移動させた際のコイルのインピーダンス変化を基にすれば、被測定面３の表面粗さを検出することができる。
図２では、リフトオフ量が一定となるようにプローブ４を配置した。しかし、インピーダンス変化はリフトオフ量の変化にも依存しているので、リフトオフ量を一定に保つことができず変化する場合、リフトオフ量の変化に応じてインピーダンス変化を補正する必要がある。
That is, the surface roughness of the surface to be measured 3 can be detected based on the impedance change of the coil when the probe 4 is arranged on the surface to be measured 3 or when the probe 4 is moved.
In FIG. 2, the probe 4 is arranged so that the lift-off amount is constant. However, since the impedance change also depends on the change in the lift-off amount, when the lift-off amount cannot be kept constant, the impedance change needs to be corrected according to the change in the lift-off amount.
なお、被測定面３が約０．１ｍｍほどの大きさの凹凸で構成されており、且つ粗さ測定用プローブ４のセンサ面がコイルの直径とほぼ等しい約１０ｍｍである場合、センサ面に対向する測定エリアには、直径方向に沿って約１００個の凹凸が並ぶ。これにより、測定エリアには多数の凹凸が含まれるので、コイルが示すインピーダンス変化は、測定エリアに含まれる凹凸の平均を示していると考えることができる。 When the surface 3 to be measured is composed of irregularities having a size of about 0.1 mm and the sensor surface of the roughness measuring probe 4 is about 10 mm, which is substantially equal to the diameter of the coil, it faces the sensor surface. In the measurement area, about 100 irregularities are arranged along the diameter direction. Accordingly, since the measurement area includes a large number of irregularities, it can be considered that the impedance change indicated by the coil indicates the average of the irregularities included in the measurement area.
図３（ａ）に示すように、位置検出センサ５は、粗さ測定用プローブ４の側部に設けられたレーザ式の変位センサである。位置検出センサ５は、被測定面３に２０μｍ程度のスポット径のレーザを照射して、位置検出センサ５の距離検出面から被測定面３までの距離を検出する。
位置検出センサ５は、この距離検出面とプローブ４のセンサ面が同一面上で揃うように配置されており、これによって、被測定面３からプローブ４のセンサ面までの距離であるリフトオフ量を検出することができる。
As shown in FIG. 3A, the position detection sensor 5 is a laser-type displacement sensor provided on the side of the roughness measurement probe 4. The position detection sensor 5 irradiates the surface to be measured 3 with a laser having a spot diameter of about 20 μm, and detects the distance from the distance detection surface of the position detection sensor 5 to the surface to be measured 3.
The position detection sensor 5 is arranged so that the distance detection surface and the sensor surface of the probe 4 are aligned on the same surface, and thereby the lift-off amount, which is the distance from the measured surface 3 to the sensor surface of the probe 4, is determined. Can be detected.
インピーダンス変化検出部６は、例えばブリッジ回路などで構成されている。インピーダンス変化検出部６は、プローブ４におけるコイルのインピーダンス変化を検出し、検出したインピーダンス変化を表面の凹凸の落差を表す粗さ測定値に変換して、後述する表示部８ａに出力するものである。
インピーダンス変化検出部６は、粗さ測定値だけでなく、検出したインピーダンス変化を表示部８ａに直接出力してもよい。
The impedance change detection unit 6 is configured by, for example, a bridge circuit. The impedance change detection unit 6 detects a change in the impedance of the coil in the probe 4, converts the detected impedance change into a roughness measurement value indicating a drop in the unevenness of the surface, and outputs the measured value to the display unit 8 a described later. .
The impedance change detection unit 6 may directly output not only the roughness measurement value but also the detected impedance change to the display unit 8a.
リフトオフ補正部７ａは、例えばパソコンなどで構成されており、位置検出センサ５が検出したリフトオフ量とインピーダンス変化検出部６が検出した粗さ測定値とを基に、受信した粗さ測定値に対してリフトオフ量に基づいた補正をするものである。
図４に例示するように、リフトオフ補正部７ａは、リフトオフ量の変化に対する粗さ測定値の変化特性を予め有している。この変化特性は、リフトオフ量を様々に変化させて粗さ測定値を測定し、各リフトオフ量に対する粗さ測定値を得ることで把握することができる。
The lift-off correction unit 7a is configured by, for example, a personal computer, and the received roughness measurement value is calculated based on the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 and the roughness measurement value detected by the impedance change detection unit 6. Correction based on the lift-off amount.
As illustrated in FIG. 4, the lift-off correction unit 7 a has a change characteristic of the roughness measurement value with respect to a change in the lift-off amount in advance. This change characteristic can be grasped by measuring the roughness measurement value by changing the lift-off amount in various ways and obtaining the roughness measurement value for each lift-off amount.
図４において、位置検出センサ５が検出したリフトオフ量が実測値ＬRであり、測定において基準とするリフトオフ量が設定値ＬSであった場合、実測値ＬRに対する粗さ測定値が値ＶRとなり、設定値ＬSに対する粗さ測定値が値ＶSとなる線形関係が示されている。
この線形の変化特性に基づけば、位置検出センサ５が検出したリフトオフ量が実測値ＬRであるとき、インピーダンス変化検出部６から出力された粗さ測定値を、図４に例示する変化特性を基にして、設定値ＬSにおける粗さ測定値として補正することができる。
In FIG. 4, when the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 is the actual measurement value L R , and the lift-off amount used as a reference in the measurement is the set value L S , the roughness measurement value with respect to the actual measurement value L R is the value V R is shown, and a linear relationship in which the measured roughness value with respect to the set value L S becomes the value V S is shown.
Based on this linear change characteristic, when the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 is the actual measurement value LR , the roughness measurement value output from the impedance change detection unit 6 is changed to the change characteristic illustrated in FIG. Based on this, the roughness measurement value at the set value L S can be corrected.
リフトオフ補正部７ａは、上述のように補正した粗さ測定値や位置検出センサ５が検出したリフトオフ量を、後述する表示部８ａに出力する。
表示部８ａは、例えばＣＲＴや液晶のモニタである。インピーダンス変化検出部６が出力した粗さ測定値やインピーダンス変化と、リフトオフ補正部７ａが出力した粗さ測定値やリフトオフ量をユーザに対して表示する。
The lift-off correction unit 7a outputs the roughness measurement value corrected as described above and the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 to the display unit 8a described later.
The display unit 8a is, for example, a CRT or a liquid crystal monitor. The roughness measurement value and impedance change output from the impedance change detection unit 6 and the roughness measurement value and lift-off amount output from the lift-off correction unit 7a are displayed to the user.
このように構成された粗さ測定装置１ａの動作態様について、以下に説明する。
まず、プローブ４を垂直方向及び水平方向に移動可能となるように被測定面３上で保持する保持部材を用意し、当該保持部材でプローブ４を保持する。その上で、位置検出センサ５が出力するリフトオフ量を参照しつつ保持部材を移動させ、プローブ４のセンサ面が、予め設定したリフトオフ量だけ被測定面３から離れるようにプローブ４を配置する。このとき位置検出センサ５は、数ｍｍ程度水平方向に移動して、移動範囲において最小となる距離ＬM（凹凸のピークとの距離）を見つけ、この距離ＬMが予め設定したリフトオフ量となるようにプローブ４が配置される。
The operation mode of the roughness measuring apparatus 1a configured as described above will be described below.
First, a holding member that holds the probe 4 on the measurement surface 3 so as to be movable in the vertical direction and the horizontal direction is prepared, and the probe 4 is held by the holding member. Then, the holding member is moved while referring to the lift-off amount output from the position detection sensor 5, and the probe 4 is arranged so that the sensor surface of the probe 4 is separated from the measured surface 3 by a preset lift-off amount. At this time, the position detection sensor 5 moves in the horizontal direction by about several mm, finds the minimum distance L M (distance from the peak of the unevenness) in the movement range, and this distance L M becomes a preset lift-off amount. Thus, the probe 4 is arranged.
位置検出センサ５は、プローブ４が次の被測定エリア上へ移動する度に上述の動作を繰り返して、リフトオフ量を計測する。
その後、プローブ４のコイルに、所定周波数で一定の大きさの交流電流を供給すると、コイルは、供給された交流電流に応じた磁界を発生する。発生した磁界は被測定面３近傍の磁界を変化させるため、その磁界変化を打ち消す磁界が被測定面３近傍で発生する。これによって、被測定面３の測定エリアに渦電流が流れる。
The position detection sensor 5 measures the lift-off amount by repeating the above operation every time the probe 4 moves to the next area to be measured.
Thereafter, when an alternating current having a predetermined frequency is supplied to the coil of the probe 4, the coil generates a magnetic field according to the supplied alternating current. Since the generated magnetic field changes the magnetic field in the vicinity of the measured surface 3, a magnetic field that cancels the magnetic field change is generated in the vicinity of the measured surface 3. As a result, an eddy current flows in the measurement area of the measurement surface 3.
測定エリアを流れる渦電流は、同じく被測定面３近傍の磁界変化を生み、この渦電流による磁界変化の影響を受けてコイルのインピーダンスが変化する。この状態から、リフトオフ量を維持しつつプローブ４を移動させると、被測定面３の状態に応じてコイルのインピーダンスが変化する。
インピーダンス変化検出部６は、プローブ４が出力したインピーダンス変化を受信して粗さ測定値に変換し、粗さ測定値をリフトオフ補正部７ａに出力し、インピーダンス変化と粗さ測定値を表示部８ａに出力する。
The eddy current flowing in the measurement area similarly causes a change in the magnetic field in the vicinity of the surface to be measured 3, and the impedance of the coil changes due to the influence of the magnetic field change due to the eddy current. When the probe 4 is moved from this state while maintaining the lift-off amount, the impedance of the coil changes according to the state of the surface to be measured 3.
The impedance change detection unit 6 receives the impedance change output from the probe 4 and converts it into a roughness measurement value, outputs the roughness measurement value to the lift-off correction unit 7a, and displays the impedance change and the roughness measurement value on the display unit 8a. Output to.
リフトオフ補正部７ａは、位置検出センサ５が出力したリフトオフ量と上述した粗さ測定値の変化特性とを基にして、インピーダンス変化検出部６から受信した粗さ測定値を補正する。リフトオフ補正部７ａは、この補正された粗さ測定値と補正の基としたリフトオフ量を表示部８ａに出力する。
表示部８ａは、インピーダンス変化検出部６が出力したインピーダンス変化と粗さ測定値を表示し、リフトオフ補正部７ａが出力した補正された粗さ測定値とリフトオフ量を表示する。
The lift-off correction unit 7a corrects the roughness measurement value received from the impedance change detection unit 6 based on the lift-off amount output from the position detection sensor 5 and the above-described change characteristic of the roughness measurement value. The lift-off correction unit 7a outputs the corrected roughness measurement value and the lift-off amount based on the correction to the display unit 8a.
The display unit 8a displays the impedance change and roughness measurement value output from the impedance change detection unit 6, and displays the corrected roughness measurement value and lift-off amount output from the lift-off correction unit 7a.
上述の実施形態では、位置検出センサ５を１つだけ用いてリフトオフ量を計測したが、位置検出センサ５は１つに限らなくてもよい。
図３（ｂ）に示すように、プローブ４の直径方向における両側部に２つの位置検出センサ５を備えてもよい。一方の位置検出センサ５が、上述の位置検出センサ５と同様の方法でリフトオフ量を測定し、リフトオフ量Ｌ１とする。また、他方の位置検出センサ５が、上述に位置検出センサ５と同様の方法でリフトオフ量を測定し、リフトオフ量Ｌ２とする。このように得られたリフトオフ量Ｌ１とリフトオフ量Ｌ２の平均を算出して、リフトオフ量Ｌ３を得る。
In the above-described embodiment, the lift-off amount is measured using only one position detection sensor 5, but the number of position detection sensors 5 is not limited to one.
As shown in FIG. 3B, two position detection sensors 5 may be provided on both sides in the diameter direction of the probe 4. One position detection sensor 5 measures the lift-off amount by a method similar to that of the position detection sensor 5 described above and sets it as the lift-off amount L1. Further, the other position detection sensor 5 measures the lift-off amount by the same method as the position detection sensor 5 described above, and sets it as the lift-off amount L2. The average of the lift-off amount L1 and the lift-off amount L2 obtained in this way is calculated to obtain the lift-off amount L3.
このように得られたリフトオフ量Ｌ３を、位置検出センサ５を１つだけ用いた場合におけるリフトオフ量として扱うことで、プローブ４のリフトオフ量をより正確に計測することができる。
尚、本実施形態では、インピーダンス変化検出部６が出力した粗さ測定値を、位置検出センサ５によって検出されたリフトオフ量を基にして、リフトオフ補正部７ａが補正した。しかし、位置検出センサ５がリフトオフ量を計測する度に、プローブ４のリフトオフ量が設定値となるように保持部材を垂直移動させることができれば、常にリフトオフ量を設定値に保つことができるので、粗さ測定値を補正しなくてもよい。
By treating the lift-off amount L3 thus obtained as the lift-off amount when only one position detection sensor 5 is used, the lift-off amount of the probe 4 can be measured more accurately.
In this embodiment, the roughness measurement value output from the impedance change detection unit 6 is corrected by the lift-off correction unit 7 a based on the lift-off amount detected by the position detection sensor 5. However, every time the position detection sensor 5 measures the lift-off amount, if the holding member can be vertically moved so that the lift-off amount of the probe 4 becomes a set value, the lift-off amount can always be kept at the set value. It is not necessary to correct the roughness measurement value.
リフトオフ補正部７ａを用いるか否かは、粗さ測定装置１ａの実際の使用態様にあわせて選択すればよい。
上述のように構成された粗さ測定装置１ａによって、非接触且つ非光学方式の簡便な構成で、大きな凹凸で構成された非常に粗い表面の粗さを、測定対象表面の湿気の影響を受けることなく、かつ短時間で測定することができる。
（第２実施形態）
図５を参照しながら、本発明の第２実施形態による粗さ測定装置１ｂについて説明する。
Whether to use the lift-off correction unit 7a may be selected according to the actual usage of the roughness measuring device 1a.
By the roughness measuring apparatus 1a configured as described above, the roughness of a very rough surface composed of large unevenness is affected by the humidity of the surface to be measured with a simple configuration of non-contact and non-optical method. And can be measured in a short time.
(Second Embodiment)
A roughness measuring apparatus 1b according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態による粗さ測定装置１ｂは、第１実施形態による粗さ測定装置１ａから、位置検出センサ５とリフトオフ補正部７ａを除いた構成となっている。
しかし、本実施形態においても第１実施形態と同じく、リフトオフ量が一定となるように粗さ測定用プローブ４（以下、プローブ４という）を保持する手段が必要である。そこで、本実施形態による粗さ測定装置１ｂは、プローブ４を保持する接触治具９を備えている。
The roughness measuring device 1b according to the present embodiment is configured by removing the position detection sensor 5 and the lift-off correction unit 7a from the roughness measuring device 1a according to the first embodiment.
However, in this embodiment as well, as in the first embodiment, means for holding the roughness measuring probe 4 (hereinafter referred to as the probe 4) is required so that the lift-off amount is constant. Therefore, the roughness measuring apparatus 1 b according to the present embodiment includes a contact jig 9 that holds the probe 4.
図５に示すように、接触治具９は、正面視で「門型」の部材であり、プローブ４を保持する保持部と、被測定面３に当接して保持部の両端を支持する支持部とからなるものである。
保持部は、被測定面３上に配置された際に、水平方向に延びる角柱状の部位であり被測定面３から所定距離だけ離間するものとなっており、その中央部にプローブ４を保持する保持孔が設けられている。この保持部の両端から垂下状にほぼ同じ四角柱形状の２つの支持部を設けることで、門型の接触治具９が構成されている。この接触治具９において、２つの支持部はほぼ同じ四角柱形状であるので、保持部は、被測定面３に対して略平行となるように支持される。
As shown in FIG. 5, the contact jig 9 is a “gate-type” member in a front view, and a support unit that holds the probe 4 and a support that abuts the surface to be measured 3 and supports both ends of the hold unit. It consists of parts.
The holding portion is a prismatic portion that extends in the horizontal direction when placed on the measurement surface 3 and is spaced apart from the measurement surface 3 by a predetermined distance, and holds the probe 4 at the center thereof. A holding hole is provided. A gate-shaped contact jig 9 is configured by providing two support portions having substantially the same quadrangular prism shape hanging from both ends of the holding portion. In the contact jig 9, since the two support portions have substantially the same quadrangular prism shape, the holding portion is supported so as to be substantially parallel to the measured surface 3.
このように構成された接触治具９の保持部にプローブ４を取り付ける。プローブ４は、センサ面が下方に向くように保持部に設けられた保持孔に挿入され、リフトオフ量が設定値（一定値）となる位置で固定される。
このようにプローブ４を取り付けた接触治具９を用いれば、複雑な機構を設けることなく非常に簡便に、被測定面３上の任意の位置で常にリフトオフ量を設定値に保つことができる。
（第３実施形態）
図６及び図７を参照しながら、本発明の第３実施形態による粗さ測定装置１ｃについて説明する。
The probe 4 is attached to the holding portion of the contact jig 9 configured as described above. The probe 4 is inserted into a holding hole provided in the holding portion so that the sensor surface faces downward, and is fixed at a position where the lift-off amount becomes a set value (a constant value).
If the contact jig 9 to which the probe 4 is attached in this way is used, the lift-off amount can always be kept at the set value at an arbitrary position on the surface to be measured 3 very easily without providing a complicated mechanism.
(Third embodiment)
A roughness measuring apparatus 1c according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図６に示すように、本実施形態による粗さ測定装置１ｃは、第１実施形態による粗さ測定装置１ａに、校正用粗さパラメータ記憶部１０と、粗さパラメータ補正換算部１１とを加えた構成となっていると共に、リフトオフ補正部７ｂの動作が、第１実施形態におけるリフトオフ補正部７ａとは若干異なる。これら校正用粗さパラメータ記憶部１０、粗さパラメータ補正換算部１１は、パソコンなどで構成されている。 As shown in FIG. 6, the roughness measuring apparatus 1c according to the present embodiment adds a calibration roughness parameter storage unit 10 and a roughness parameter correction conversion unit 11 to the roughness measuring apparatus 1a according to the first embodiment. The lift-off correction unit 7b is slightly different from the lift-off correction unit 7a in the first embodiment. The calibration roughness parameter storage unit 10 and the roughness parameter correction conversion unit 11 are constituted by a personal computer or the like.
リフトオフ補正部７ｂは、第１実施形態におけるリフトオフ補正部７ａと同様に、位置検出センサ５が検出したリフトオフ量とインピーダンス変化検出部６が検出した粗さ測定値とを受信して、リフトオフ量に基づいて受信した粗さ測定値を補正するものである。
リフトオフ補正部７ｂは、第１実施形態におけるリフトオフ補正部７ａと同様に、図４に示すようなリフトオフ量の変化に対する粗さ測定値の変化特性に基づいて、インピーダンス変化検出部６から受信した粗さ測定値を補正する。
The lift-off correction unit 7b receives the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 and the roughness measurement value detected by the impedance change detection unit 6 in the same manner as the lift-off correction unit 7a in the first embodiment. Based on this, the received roughness measurement value is corrected.
The lift-off correction unit 7b is similar to the lift-off correction unit 7a in the first embodiment, based on the change characteristic of the roughness measurement value with respect to the change in the lift-off amount as shown in FIG. Correct the measured value.
リフトオフ補正部７ｂは、上述のように補正した粗さ測定値や位置検出センサ５が検出したリフトオフ量を、後に説明する粗さパラメータ補正換算部１１に出力する。
校正用粗さパラメータ記憶部１０は、日本工業規格ＪＩＳで規定された粗さパラメータの値と被測定面の粗さ測定値との相関関係を示す情報を有している。
図７（ａ）は、触針式表面粗さ測定器または光波干渉式表面粗さ測定器によって得られた粗さパラメータＲａ（算術平均粗さ）の値と、同一範囲を本実施形態の粗さ測定装置１ｃによって測定して得られた表面粗さの測定値との相関関係を示すグラフである。この図から明らかなように、粗さパラメータＲａと粗さ測定装置１ｃの粗さ測定値（インピーダンス変化検出部６の出力）とは、ほぼ１次関数で近似できる相関関係がある。
The lift-off correction unit 7b outputs the roughness measurement value corrected as described above and the lift-off amount detected by the position detection sensor 5 to the roughness parameter correction conversion unit 11 described later.
The calibration roughness parameter storage unit 10 has information indicating the correlation between the roughness parameter value defined by the Japanese Industrial Standard JIS and the measured roughness value of the surface to be measured.
FIG. 7A shows the same range as the roughness parameter Ra (arithmetic mean roughness) obtained by the stylus type surface roughness measuring device or the light wave interference type surface roughness measuring device. It is a graph which shows correlation with the measured value of the surface roughness obtained by measuring with the thickness measuring apparatus 1c. As is apparent from this figure, the roughness parameter Ra and the roughness measurement value of the roughness measuring device 1c (output of the impedance change detection unit 6) have a correlation that can be approximated by a linear function.
図７（ｂ）は、触針式表面粗さ測定器または光波干渉式表面粗さ測定器によって得られた粗さパラメータＲｚＪＩＳ（十点平均粗さ）の値と、同一範囲をプローブ４によって測定して得られた表面粗さの測定値との相関関係を示すグラフである。この図から明らかなように、粗さパラメータＲｚＪＩＳと粗さ測定装置１ｃの粗さ測定値（インピーダンス変化検出部６の出力）とは、ほぼ１次関数で近似できる相関関係がある。 FIG. 7B shows the same range as the value of the roughness parameter RzJIS (ten point average roughness) obtained by the stylus type surface roughness measuring device or the light wave interference type surface roughness measuring device. It is a graph which shows correlation with the measured value of the surface roughness obtained by doing. As is apparent from this figure, the roughness parameter RzJIS and the roughness measurement value (output of the impedance change detection unit 6) of the roughness measuring device 1c have a correlation that can be approximated by a linear function.
図７（ａ）、図７（ｂ）に示す関係は、次の手順で求めることができる。
表面粗さの異なる複数の被測定物体（サンプル）を用意し、本実施形態による粗さ測定装置１ｃのプローブ４を用いて、サンプル表面の粗さを測定する。その後、触針式表面粗さ測定器を用いて、同一のサンプル表面において、プローブ４による測定と同じ測定範囲の粗さを測定する。
The relationship shown in FIGS. 7A and 7B can be obtained by the following procedure.
A plurality of measured objects (samples) having different surface roughness are prepared, and the roughness of the sample surface is measured using the probe 4 of the roughness measuring apparatus 1c according to the present embodiment. Thereafter, using the stylus type surface roughness measuring instrument, the roughness of the same measurement range as the measurement by the probe 4 is measured on the same sample surface.
このように、異なるサンプルに対して、粗さ測定装置１ｃのプローブ４による測定と、触針式表面粗さ測定器による測定とを繰り返し、両方の測定値に対応する点をプロットすることで、図７（ａ）、図７（ｂ）のグラフに示す関係を得ることができる。
粗さパラメータ補正換算部１１は、図７（ａ）または図７（ｂ）に示す校正用粗さパラメータ記憶部１０から読み込んだ相関関係に基づいて、リフトオフ補正部７ｂから受信した粗さ測定値をＪＩＳで規定された粗さパラメータに変換し、表示部８ｂに出力する。
Thus, by repeating the measurement by the probe 4 of the roughness measuring device 1c and the measurement by the stylus type surface roughness measuring device for different samples, and plotting points corresponding to both measured values, The relationship shown in the graphs of FIGS. 7A and 7B can be obtained.
The roughness parameter correction conversion unit 11 receives the roughness measurement value received from the lift-off correction unit 7b based on the correlation read from the calibration roughness parameter storage unit 10 shown in FIG. 7A or 7B. Is converted into a roughness parameter defined by JIS and output to the display unit 8b.
図７（ａ）または図７（ｂ）で、１次関数で近似された関係に基づいて、リフトオフ補正部７ｂから受信した粗さ測定値に対応する粗さパラメータＲａやＲｚＪＩＳの値を出力する。
表示部８ｂは、第１実施形態と同様に、例えばＣＲＴや液晶のモニタである。インピーダンス変化検出部６が出力した粗さ測定値やインピーダンス変化と、粗さパラメータ補正換算部１１が出力した粗さパラメータＲａやＲｚＪＩＳの値をユーザに対して表示する。
In FIG. 7A or FIG. 7B, based on the relationship approximated by the linear function, the values of the roughness parameters Ra and RzJIS corresponding to the roughness measurement values received from the lift-off correction unit 7b are output. .
The display unit 8b is, for example, a CRT or a liquid crystal monitor, as in the first embodiment. The roughness measurement value and impedance change output from the impedance change detection unit 6 and the roughness parameter Ra and RzJIS values output from the roughness parameter correction conversion unit 11 are displayed to the user.
図７（ｃ）を参照し、本実施形態による粗さ測定と触針式表面粗さ測定との相関について、考察する。
まず、表面粗さの異なる複数のサンプルに対して、触針式表面粗さ測定器を用い、サンプルの被測定面の縦横２方向に沿って十字方向に粗さパラメータＲａを測定した。その後、本実施形態による粗さ測定装置１ｃ（図７（ｃ）ではセンサと示す）を用いて、同一範囲の粗さを測定し粗さ測定値を得た。
With reference to FIG.7 (c), the correlation with the roughness measurement by this embodiment and a stylus type surface roughness measurement is considered.
First, with respect to a plurality of samples having different surface roughnesses, a stylus type surface roughness measuring instrument was used to measure the roughness parameter Ra in the cross direction along two vertical and horizontal directions of the sample surface to be measured. Thereafter, using the roughness measuring device 1c according to the present embodiment (shown as a sensor in FIG. 7C), the roughness in the same range was measured to obtain a measured roughness value.
測定した結果について、触針式表面粗さ測定器による縦方向の粗さパラメータＲａと横方向の粗さパラメータＲａの平均値と、粗さ測定値とを図７（ａ）または図７（ｂ）の如くプロットし相関係数を求めた。このときの両者の相関係数は０．９３であった。
同様に、縦方向の粗さパラメータＲａと粗さ測定値とをプロットしたときの相関係数は０．９であった。横方向の粗さパラメータＲａと粗さ測定値とをプロットしたときの相関係数は０．９１であった。また、縦方向の粗さパラメータＲａと横方向の粗さパラメータＲａとをプロットしたときの相関係数は０．８８であった。
With respect to the measurement results, the average value of the roughness parameter Ra in the vertical direction and the roughness parameter Ra in the horizontal direction and the measured roughness value obtained by the stylus type surface roughness measuring device are shown in FIG. 7A or FIG. ) And plotted to obtain the correlation coefficient. At this time, the correlation coefficient between them was 0.93.
Similarly, the correlation coefficient when plotting the roughness parameter Ra in the vertical direction and the roughness measurement value was 0.9. The correlation coefficient when plotting the roughness parameter Ra in the lateral direction and the roughness measurement value was 0.91. The correlation coefficient when the roughness parameter Ra in the vertical direction and the roughness parameter Ra in the horizontal direction were plotted was 0.88.
この結果が示すように、粗さパラメータＲａの平均を考慮しない場合の相関係数は０．８８〜０．９１であるのに対して、粗さパラメータＲａの平均を考慮した場合の相関係数は０．９３と高いものになっている。よって、本実施形態による粗さ測定装置１ｃは、渦電流が流れる測定エリア内の粗さの平均である２次元の粗さ情報を反映した評価が可能であるといえる。 As shown in this result, the correlation coefficient when the average of the roughness parameter Ra is not considered is 0.88 to 0.91, whereas the correlation coefficient when the average of the roughness parameter Ra is considered. Is as high as 0.93. Therefore, it can be said that the roughness measuring apparatus 1c according to the present embodiment can perform the evaluation reflecting the two-dimensional roughness information that is the average of the roughness in the measurement area where the eddy current flows.
つまり、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように１次関数で関係を近似して、粗さ測定値を粗さパラメータＲａやＲｚＪＩＳに換算しても、測定エリア内の粗さの平均である２次元情報を正確に反映したものであると見なすことができる。
上述のように構成された本実施形態による粗さ測定装置１ｃを用いれば、非接触且つ非光学方式の簡便な構成で、大きな凹凸で構成された非常に粗い表面の粗さを測定し、従来、触針式表面粗さ測定器または光波干渉式表面粗さ測定器で測定していた日本工業規格ＪＩＳによる粗さパラメータの値を得ることができる。
That is, even if the relationship is approximated by a linear function as shown in FIG. 7A and FIG. 7B and the roughness measurement value is converted into the roughness parameters Ra and RzJIS, the roughness in the measurement area. It can be considered that it accurately reflects the two-dimensional information that is the average of.
If the roughness measuring apparatus 1c according to the present embodiment configured as described above is used, the roughness of a very rough surface composed of large irregularities is measured with a simple configuration of non-contact and non-optical method. The value of the roughness parameter according to Japanese Industrial Standard JIS, which was measured with a stylus type surface roughness measuring device or a light wave interference type surface roughness measuring device, can be obtained.
上記各実施形態において、粗さ測定用プローブ４として、コイルに代えて、例えば、コンデンサなどを用いた電気容量式のセンサを用いることができる。電気容量式のセンサを用いれば、表面の粗さに応じたキャパシタンス変化を出力することができるので、粗さ測定用プローブ４の機能を実現することが可能である。
（第４実施形態）
図８及び図９を参照しながら、本発明の第４実施形態による粗さ測定装置１ｄについて説明する。
In each of the above embodiments, as the roughness measuring probe 4, for example, a capacitance type sensor using a capacitor or the like can be used instead of the coil. If a capacitance type sensor is used, a capacitance change corresponding to the surface roughness can be output, so that the function of the roughness measuring probe 4 can be realized.
(Fourth embodiment)
A roughness measuring apparatus 1d according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態による粗さ測定装置１ｄは、粗さセンサ（粗さ測定用プローブ４）を被測定物体２の表面に沿って移動させるセンサ移動手段１２を備えている。そして、このセンサ移動手段１２によって移動する粗さセンサ４からの出力に基づいて、被測定物体２における(連続した）複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を出力するように粗さ検出部１３が構成されていることを特徴としている。 The roughness measuring apparatus 1d according to the present embodiment includes a sensor moving unit 12 that moves a roughness sensor (roughness measuring probe 4) along the surface of the object 2 to be measured. Then, based on the output from the roughness sensor 4 moved by the sensor moving means 12, the roughness detection is performed so as to output the measured values of the surface roughness at a plurality of (continuous) measurement areas in the measured object 2. The part 13 is configured.
このようにセンサ移動手段１２を設けなくてはならない理由を、図８の模式図を用いて説明する。
例えば、粗さ測定用プローブ４の測定面が、粗さを測定しようとする表面（被測定面３）の凹凸に比して十分な面積を備えている場合、言い換えれば、測定面の大きさが表面の凹凸構造の大きさに対応したものとなっている場合は、上述した第１〜第３実施形態の粗さ測定装置１ａ〜１ｃを用いても十分な粗さの測定は可能である。
The reason why the sensor moving means 12 must be provided in this way will be described with reference to the schematic diagram of FIG.
For example, when the measurement surface of the roughness measurement probe 4 has a sufficient area compared to the unevenness of the surface (surface 3 to be measured) whose roughness is to be measured, in other words, the size of the measurement surface Can be measured even if the roughness measuring devices 1a to 1c of the first to third embodiments described above are used. .
しかし、測定対象表面の粗さを実際に計測する場合には、粗さ測定用プローブ４の測定面に比して測定エリアの凹凸の方が大きい場合がある。
例えば、図８に示すように周期の大きな凹凸構造が測定対象表面に存在する場合であっても、図の左側の大型のセンサを用いるのであれば測定対象表面の粗さを１回測定するだけでも精確な測定結果が得られる可能性はある。しかし、用いる粗さ測定用プローブ４が図右側に示すような小型のセンサの場合には、１回測定するだけでは十分な測定結果は得られることはなく、複数回に亘って測定を行ってより広範な領域分の測定結果を集める必要がある。
However, when actually measuring the roughness of the surface to be measured, the unevenness of the measurement area may be larger than the measurement surface of the roughness measurement probe 4.
For example, even when a concavo-convex structure with a large period is present on the measurement target surface as shown in FIG. 8, if the large sensor on the left side of the figure is used, the roughness of the measurement target surface is measured only once. However, there is a possibility that accurate measurement results can be obtained. However, when the roughness measuring probe 4 to be used is a small sensor as shown on the right side of the figure, it is not possible to obtain a sufficient measurement result by performing the measurement once, and the measurement is performed a plurality of times. It is necessary to collect measurement results for a wider area.
そこで、本発明の粗さ測定装置１ｄでは、粗さ測定用プローブ４（粗さセンサ）を被測定物体２の表面に沿って移動させるセンサ移動手段１２を設けて、より広範な領域に対して粗さの測定を可能としているのである。
具体的には、粗さ測定装置１ｄには、上述したセンサ移動手段１２で移動した粗さ測定用プローブ４の移動量を計測する移動量計測手段１４が設けられている。そして、粗さ検出部１３は、この移動量計測手段１４で計測された移動量を基に、被測定物体２における複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を移動平均し、その結果を移動平均粗さとして出力するように構成されている。そして、この粗さ検出部１３には移動平均を計算するための移動平均粗さ算出部１５が設けられており、この移動平均粗さ算出部１５では予め入力された移動平均区間長に基づいて移動平均粗さを算出する構成とされている。
Therefore, in the roughness measuring apparatus 1d of the present invention, the sensor moving means 12 for moving the roughness measuring probe 4 (roughness sensor) along the surface of the object to be measured 2 is provided, and a wider area is measured. Roughness can be measured.
Specifically, the roughness measuring device 1d is provided with a moving amount measuring means 14 for measuring the moving amount of the roughness measuring probe 4 moved by the sensor moving means 12 described above. Then, based on the movement amount measured by the movement amount measuring means 14, the roughness detection unit 13 performs a moving average of the measured values of the surface roughness in a plurality of measurement areas in the measured object 2, and the result is obtained. The moving average roughness is output. The roughness detector 13 is provided with a moving average roughness calculator 15 for calculating a moving average. The moving average roughness calculator 15 is based on a moving average section length input in advance. The moving average roughness is calculated.
次に、粗さ測定装置１ｄを構成する各部材、すなわちセンサ移動手段１２、移動量計測手段１４、粗さ検出部１３及びこの粗さ検出部１３に設けられた移動平均粗さ算出部１５について、詳しく説明する。
図９及び図１０に示すように、センサ移動手段１２は、粗さ測定用プローブ４を固定可能なセンサホルダ１６と、このセンサホルダ１６を左右方向（水平方向）に沿って案内可能なガイド溝１７を備えたセンサガイド１８とを有している。
Next, each member constituting the roughness measuring apparatus 1d, that is, the sensor moving unit 12, the moving amount measuring unit 14, the roughness detecting unit 13, and the moving average roughness calculating unit 15 provided in the roughness detecting unit 13 are described. ,explain in detail.
As shown in FIGS. 9 and 10, the sensor moving means 12 includes a sensor holder 16 to which the roughness measuring probe 4 can be fixed, and a guide groove capable of guiding the sensor holder 16 in the left-right direction (horizontal direction). And a sensor guide 18 having 17.
センサホルダ１６は、その表面を水平方向に向けるように配備された板状の本体を有している。このセンサホルダ１６の本体の中央には、この本体を上下方向に貫通するように粗さ測定用プローブ４が固定されている。
センサホルダ１６本体は、上側と下側とで幅が異なるような段付き構造となっていて、上側は下側に比べて広幅に形成されている。このセンサホルダ１６本体の下側はガイド溝１７に入り込むことができる幅に形成されているが、この下側より広幅のセンサホルダ１６の本体の上側はガイド溝１７の幅よりも広幅に形成されており、ガイド溝１７に入り込むことができない。それゆえ、センサホルダ１６は、センサホルダ１６本体の下側のみがガイド溝１７内に差し込まれた状態（下方移動を規制された状態）で、このガイド溝１７に沿って水平方向に移動する。
The sensor holder 16 has a plate-like main body arranged so that the surface thereof is oriented in the horizontal direction. A roughness measuring probe 4 is fixed at the center of the main body of the sensor holder 16 so as to penetrate the main body in the vertical direction.
The sensor holder 16 body has a stepped structure in which the width is different between the upper side and the lower side, and the upper side is formed wider than the lower side. The lower side of the main body of the sensor holder 16 is formed with a width that can enter the guide groove 17, but the upper side of the main body of the sensor holder 16 wider than the lower side is formed wider than the width of the guide groove 17. And cannot enter the guide groove 17. Therefore, the sensor holder 16 moves in the horizontal direction along the guide groove 17 in a state where only the lower side of the main body of the sensor holder 16 is inserted into the guide groove 17 (a state in which downward movement is restricted).
センサガイド１８は、水平方向に長い板状の部材であり、その中央にはガイド溝１７が上方から見た場合に左右方向に長い長方形状の開口形状となるように形成されている。このガイド溝１７は、センサガイド１８の表面に左右方向に向かって伸びており、上述したセンサホルダ１６を左右方向に案内できるようになっている。これらのセンサホルダ１６とセンサガイド１８との間には、粗さ測定用プローブ４（センサホルダ１６）の移動量を計測する移動量計測手段１４が設けられている。 The sensor guide 18 is a plate-like member that is long in the horizontal direction, and is formed at the center thereof so that the guide groove 17 has a rectangular opening shape that is long in the left-right direction when viewed from above. The guide groove 17 extends in the left-right direction on the surface of the sensor guide 18 and can guide the sensor holder 16 described above in the left-right direction. Between the sensor holder 16 and the sensor guide 18, a movement amount measuring means 14 for measuring the movement amount of the roughness measuring probe 4 (sensor holder 16) is provided.
移動量計測手段１４は、一般的に磁気スケールと言われるものであって、Ｓ極及びＮ極の磁石（磁性体）とがセンサガイド１８の表面に一定間隔毎に格子縞のように繰り返し配備された磁気目盛部１９と、センサホルダ１６に設けられて磁気目盛部１９の磁気目盛を読み取る磁気センサ２０（位置検出センサ）とで構成されている。この移動量計測手段１４では、磁気センサ２０が磁気目盛を読み取ることで粗さ測定用プローブ４の移動量を算出するようになっており、算出された移動量は後述する粗さ検出部１３に出力される。 The movement amount measuring means 14 is generally called a magnetic scale, and S-pole and N-pole magnets (magnetic bodies) are repeatedly arranged on the surface of the sensor guide 18 like a checkered pattern at regular intervals. And a magnetic sensor 20 (position detection sensor) that is provided on the sensor holder 16 and reads the magnetic scale of the magnetic scale unit 19. In this movement amount measuring means 14, the magnetic sensor 20 reads the magnetic graduation to calculate the movement amount of the roughness measuring probe 4, and the calculated movement amount is sent to the roughness detection unit 13 described later. Is output.
なお、移動量計測手段１４としては、磁気スケール以外の手段を採用することもできる。例えば、図示は省略するが、移動量計測手段１４としては、センサガイド１８に直線状のラックギアを設けると共にセンサホルダ１６にこのラックギアに噛み合うと小径のピニオンギアを設け、粗さ測定用プローブ４の移動量をピニオンギアの回転に変換し、その軸に取り付けたロータリーエンコーダにより移動量を検出する構成を採用することもできる。 Note that means other than the magnetic scale can be adopted as the movement amount measuring means 14. For example, although not shown in the drawings, as the movement amount measuring means 14, a linear rack gear is provided in the sensor guide 18 and a pinion gear having a small diameter is provided in the sensor holder 16 when meshed with the rack gear. It is also possible to adopt a configuration in which the amount of movement is converted into rotation of the pinion gear and the amount of movement is detected by a rotary encoder attached to the shaft.
粗さ検出部１３は、センサ移動手段１２によって移動する粗さセンサ４からの出力に基づいて、表面粗さの測定値の移動平均を粗さの結果として出力する構成となっている。具体的にはこの粗さ検出部１３には、予め入力されたプログラムに従って信号の処理が可能なパソコン又はプロコンのような機器が用いられ、表面粗さの測定値の移動平均を算出する移動平均粗さ算出部１５を備えている。 The roughness detection unit 13 is configured to output a moving average of measured values of the surface roughness as a result of roughness based on an output from the roughness sensor 4 that is moved by the sensor moving unit 12. Specifically, the roughness detection unit 13 uses a device such as a personal computer or a process control capable of processing a signal in accordance with a program input in advance, and calculates a moving average of measured values of the surface roughness. A roughness calculation unit 15 is provided.
移動平均粗さ算出部１５は、被測定物体２における(連続した）複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を、予め与えられた移動平均区間長Ｌごとに移動平均するものである。この移動平均区間長Ｌは、移動平均を計算する際に平均化に用いられる測定値の範囲を長さ（移動量）として示すものであり、移動平均粗さのばらつきが所定の値以内となるような移動量として設定されている。 The moving average roughness calculation unit 15 performs a moving average of measured values of the surface roughness in a plurality of (continuous) measurement areas in the measured object 2 for each moving average section length L given in advance. This moving average section length L indicates a range of measurement values used for averaging when calculating a moving average as a length (moving amount), and variation in moving average roughness is within a predetermined value. It is set as such a moving amount.
具体的には、移動平均区間長Ｌは、この移動平均区間長Ｌを採用したときの移動平均粗さとの関係を求め、求められた移動平均粗さのバラツキ（標準偏差）が最小となるような値として設定される。なお、この移動平均区間長Ｌの設定方法については、後ほど詳しく述べる。
次に、粗さ検出部１３（移動平均粗さ算出部１５）で行われる信号処理、具体的には本発明の粗さ測定方法について説明する。
Specifically, the moving average section length L is determined so as to obtain a relationship with the moving average roughness when the moving average section length L is adopted, and the obtained variation (standard deviation) of the moving average roughness is minimized. Is set as a correct value. The method for setting the moving average section length L will be described in detail later.
Next, signal processing performed by the roughness detector 13 (moving average roughness calculator 15), specifically, the roughness measurement method of the present invention will be described.
まず、センサ移動手段１２を用いて、粗さ測定用プローブ４を一方向（右方向）に移動させつつ粗さの測定を行う。具体的には、図１１に示すように、粗さ測定用プローブ４を固定するセンサホルダ１６を、ガイド溝１７に沿って右方向に向かって水平に移動させ、この粗さ測定用プローブ４が０．５ｍｍ移動するたびに粗さの測定を行う。このようにすれば、０．５ｍｍピッチの粗さデータが得られる。 First, the roughness measurement is performed using the sensor moving unit 12 while moving the roughness measuring probe 4 in one direction (right direction). Specifically, as shown in FIG. 11, the sensor holder 16 for fixing the roughness measuring probe 4 is moved horizontally along the guide groove 17 in the right direction. Roughness is measured after every 0.5 mm movement. In this way, roughness data with a pitch of 0.5 mm can be obtained.
次に、このようにして得られた０．５ｍｍピッチの粗さデータを、移動平均区間Ｌの範囲で移動平均する。すなわち、移動平均区間Ｌの範囲にある粗さデータの算術平均を行い、移動平均区間の中間点Ｌ／２の位置に算術平均値を対応させるようにする。
なお、図１１に示すように粗さ測定用プローブ４を右方向にさらに移動させ続ければ、上述した移動平均区間Ｌ（及び移動平均区間の基準となる中間点）の範囲も右側に向かって変遷する（ずれる）。そして、この移動平均区間Ｌの変遷に合わせて、移動平均区間Ｌに含まれる複数の粗さデータに新たに測定された粗さデータが追加されると共に、このデータの追加に合わせて移動平均区間の左側にあった粗さデータが除外される。つまり、粗さ測定用プローブ４の右方向に向かう移動に対応して、移動平均区間Ｌに含まれる複数の粗さデータの更新が行われ、移動平均区間Ｌに含まれる複数の測定データを代表する移動平均粗さの算出結果も変化する。このようにすることで、測定範囲に存在する細かな凹凸変化は排除され、大きな凹凸変化の値が得られるようになる。すなわち、粗さ測定用プローブ４から得られたデータに対してローパスフィルタが施されることとなる。
Next, the moving average of the 0.5 mm pitch roughness data obtained in this way is carried out in the range of the moving average section L. That is, the arithmetic average of the roughness data in the range of the moving average section L is performed, and the arithmetic average value is made to correspond to the position of the intermediate point L / 2 in the moving average section.
If the roughness measuring probe 4 is further moved rightward as shown in FIG. 11, the range of the above-mentioned moving average section L (and the intermediate point serving as the reference of the moving average section) also changes toward the right side. Do (displace). In accordance with the transition of the moving average section L, the newly measured roughness data is added to the plurality of roughness data included in the moving average section L, and the moving average section is added in accordance with the addition of this data. The roughness data on the left side of is excluded. That is, the plurality of roughness data included in the moving average section L is updated in response to the movement of the roughness measuring probe 4 in the right direction, and the plurality of measurement data included in the moving average section L is represented. The calculation result of the moving average roughness is also changed. By doing so, a fine unevenness change existing in the measurement range is eliminated, and a large unevenness change value can be obtained. That is, a low-pass filter is applied to the data obtained from the roughness measurement probe 4.
この移動平均の算出に必要な移動平均区間Ｌ（言い換えれば、ローパスフィルタのカットオフ域の設定）は、図１２に示すようなやり方で設定することができる。
すなわち、図１２（ａ）〜（ｈ）は、移動平均区間の大きさをＬ＝５ｍｍ→１０ｍｍ→１５ｍｍ→２５ｍｍ→５０ｍｍ→１００ｍｍ→１５０ｍｍ→２００ｍｍの順に大きくした際に、各移動平均区間Ｌに含まれる粗さデータの算術平均の結果（移動平均粗さの結果）を示したものである。
The moving average section L (in other words, setting of the cut-off area of the low-pass filter) necessary for calculating the moving average can be set in the manner shown in FIG.
12 (a) to 12 (h), when the size of the moving average section is increased in the order of L = 5 mm → 10 mm → 15 mm → 25 mm → 50 mm → 100 mm → 150 mm → 200 mm, The result of arithmetic average of the included roughness data (result of moving average roughness) is shown.
図１２によれば、移動平均区間Ｌが５〜５０ｍｍと小さい場合には、移動平均粗さのバラツキは大きくなっており、被測定物体２の表面における局部的な凹凸の影響を受けてバラツキが大きくなっていることがわかる。しかし、移動平均区間の大きさを徐々に大きくしていくと移動平均粗さのバラツキが徐々に小さくなり、移動平均区間Ｌ≧１００ｍｍで移動平均粗さの測定結果はほぼ平坦となる。このことから、本実施形態では移動平均区間Ｌとして１００ｍｍ以上の値を採用すれば、被測定物体２の表面における局部的な凹凸の影響を排除した測定エリアの粗さを得ることができると判断される。 According to FIG. 12, when the moving average section L is as small as 5 to 50 mm, the variation of the moving average roughness is large, and the variation is influenced by the local unevenness on the surface of the object 2 to be measured. You can see that it is getting bigger. However, when the size of the moving average section is gradually increased, the variation of the moving average roughness gradually decreases, and the moving average roughness measurement result becomes substantially flat in the moving average section L ≧ 100 mm. From this, in this embodiment, if a value of 100 mm or more is adopted as the moving average section L, it is determined that the roughness of the measurement area can be obtained without the influence of local unevenness on the surface of the measured object 2. Is done.
詳しくは、図１３に示すように、評価値Ｓを用いて移動平均区間Ｌを設定するとよい。
例えば、移動平均区間として十分に大きな基準長さＬ0を設定し、その基準長さＬ0での移動平均の値Ｒm（Ｌ0）を算出する。なお、この基準長さＬ0は、図例では２５０ｍｍとしている。
さらに、移動平均区間がＸの場合の移動平均粗さＲ（Ｘ）を基に、その標準偏差σを求める。これら得られた値を基に式（１）により評価値Ｓを求める。
Ｓ＝σ（Ｒ（Ｘ））／Ｒm（Ｌ0） ・・・(1)
上述した式（１）を用いて求められた評価値Ｓを、移動平均区間Ｘに対する変化として整理すれば、移動平均区間Ｘが適正かどうかを判断することができる。
Specifically, as shown in FIG. 13, the moving average section L may be set using the evaluation value S.
For example, to set a large reference length L 0 sufficiently as a moving average section, and calculates the reference moving average of length L 0 value R m (L 0). The reference length L 0 is 250 mm in the figure.
Further, based on the moving average roughness R (X) when the moving average section is X, the standard deviation σ is obtained. Based on these obtained values, the evaluation value S is obtained by the equation (1).
S = σ (R (X)) / R m (L 0 ) (1)
If the evaluation value S obtained using the above equation (1) is organized as a change with respect to the moving average section X, it can be determined whether or not the moving average section X is appropriate.
例えば、図１３に示すように、面Ａ、Ｂ、Ｃについては移動平均区間Ｘ≧１００ｍｍの範囲で評価値σが十分小さくなっており、移動平均区間を１００ｍｍ以上とすればよいと判断される。一方、面Ｄについては移動平均区間Ｘ≧２５０ｍｍでも評価値σは小さくならないため、移動平均区間Ｘとしては少なくとも２５０ｍｍを選ぶ必要があると考えられる。 For example, as shown in FIG. 13, the evaluation values σ are sufficiently small in the range of moving average section X ≧ 100 mm for planes A, B, and C, and it is determined that the moving average section should be 100 mm or more. . On the other hand, for the surface D, the evaluation value σ does not become small even when the moving average section X ≧ 250 mm. Therefore, it is considered necessary to select at least 250 mm as the moving average section X.
なお、移動平均区間として十分に大きな基準長さＬ0を設定することが困難な場合には。Ｒm（Ｌ0）に代えて、式（２）に示すように粗さデータをプローブの全移動区間Ｌaに亘って平均した粗さＲm（Ｌa）を用いて評価値Ｓ’を得ることもできる。
Ｓ’＝σ（Ｒ（Ｘ））／Ｒm（Ｌa） ・・・(2)
この評価値Ｓ’を上述したＳの代わりに用いても、移動平均区間Ｘが適正かどうかを判断することができる。
If it is difficult to set a sufficiently large reference length L 0 as the moving average section. Instead of the R m (L 0), wherein the evaluation value S 'by using the roughness data as shown in throughout the entire movement section L a probe roughness averaged (2) R m (L a ) It can also be obtained.
S ′ = σ (R (X)) / R m (L a ) (2)
Even if this evaluation value S ′ is used instead of S described above, it can be determined whether or not the moving average section X is appropriate.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, such as operating conditions and measurement conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that is normally implemented by those skilled in the art. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
例えば、図６に示すように、本実施形態による粗さ測定装置１ｃは、位置検出センサ５を１つだけ備えるように構成されていたが、第１実施形態で図３（ｂ）を用いて説明したように、位置検出センサ５を２つ備えるように構成してもよい。位置検出センサ５を２つ備えることで、より正確にリフトオフ量を検出することができる。
また、リフトオフ補正部７ａは、被測定物体２の材質によるリフトオフ特性の変化（ｙ切片や傾きの変化）を校正するために、材質別の校正データテーブルを備えるように構成してもよい。被測定物体２の材質を変更する毎に校正データを切り替えることで、より正確にリフトオフ量を検出することができる。
For example, as shown in FIG. 6, the roughness measuring apparatus 1 c according to the present embodiment is configured to include only one position detection sensor 5, but FIG. 3B is used in the first embodiment. As described, two position detection sensors 5 may be provided. By providing two position detection sensors 5, the lift-off amount can be detected more accurately.
Further, the lift-off correction unit 7a may be configured to include a calibration data table for each material in order to calibrate changes in lift-off characteristics (changes in y-intercept and inclination) due to the material of the measured object 2. By switching the calibration data every time the material of the object to be measured 2 is changed, the lift-off amount can be detected more accurately.
また、上述した実施形態において、粗さ測定用プローブ４のコイルの巻径を約１０ｍｍ程度とした。しかし、コイルの巻径は、所望する測定エリアの大きさに合わせて任意に選択することができる。通常、測定エリアの大きさは、被測定面３の形状や粗さに合わせて選択されるので、大きな測定エリアが必要な場合はコイルの巻径を大きくし、小さな測定エリアが必要な場合は、コイルの巻径を小さくすればよい。 In the embodiment described above, the coil diameter of the roughness measuring probe 4 is about 10 mm. However, the winding diameter of the coil can be arbitrarily selected according to the size of the desired measurement area. Normally, the size of the measurement area is selected according to the shape and roughness of the surface 3 to be measured. Therefore, if a large measurement area is required, the coil winding diameter is increased, and if a small measurement area is required. What is necessary is just to make the winding diameter of a coil small.
なお、コイルとしては、例えばソレノイドコイルや、平面形状のコイルを用いることもできる。平面形状のコイルの場合、非常に幅の狭い溝のような狭隘部に差し込んで用いると、通常のソレノイドコイルでは測定が困難である溝の内側に存在する被測定面の表面粗さを測定することが可能となる。 For example, a solenoid coil or a planar coil can be used as the coil. In the case of a planar coil, when used by inserting it into a narrow part such as a very narrow groove, the surface roughness of the surface to be measured existing inside the groove, which is difficult to measure with a normal solenoid coil, is measured. It becomes possible.
１ａ，１ｂ，１ｃ 粗さ測定装置
２ 被測定物体
３ 被測定面
４ 粗さ測定用プローブ
５ 位置検出センサ
６ インピーダンス変化検出部
７ａ，７ｂ リフトオフ補正部
８ａ，８ｂ 表示部
９ 接触治具
１０ 校正用粗さパラメータ記憶部
１１ 粗さパラメータ補正換算部
１２ センサ移動手段
１３ 粗さ検出部
１４ 移動量計測手段
１５ 移動平均粗さ算出部
１６ センサホルダ
１７ ガイド溝
１８ センサガイド
１９ 磁気目盛部
２０ 磁気センサ
1a, 1b, 1c Roughness measuring device 2 Object to be measured 3 Surface to be measured 4 Probe for roughness measurement 5 Position detection sensor 6 Impedance change detection unit 7a, 7b Lift-off correction unit 8a, 8b Display unit 9 Contact jig 10 For calibration Roughness parameter storage unit 11 Roughness parameter correction conversion unit 12 Sensor moving unit 13 Roughness detecting unit 14 Movement amount measuring unit 15 Moving average roughness calculating unit 16 Sensor holder 17 Guide groove 18 Sensor guide 19 Magnetic scale unit 20 Magnetic sensor
Claims (11)
前記被測定物体の表面上の所定領域を測定エリアとすると共に、前記測定エリア内の表面粗さに対応する信号を出力する粗さセンサと、
前記粗さセンサの出力に基づいて、前記測定エリアの表面粗さの測定値を出力する粗さ検出部と、を備えることを特徴とする粗さ測定装置。 A roughness measuring device for measuring the surface roughness of an object to be measured in a non-contact and non-optical manner,
A roughness sensor that outputs a signal corresponding to the surface roughness in the measurement area, with a predetermined area on the surface of the object to be measured as a measurement area,
A roughness measuring device, comprising: a roughness detecting unit that outputs a measurement value of the surface roughness of the measurement area based on the output of the roughness sensor.
前記位置検出センサが検出したリフトオフ量を基に、前記粗さ検出部から出力された表面粗さの測定値を補正するリフトオフ補正部と、を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の粗さ測定装置。 At least one position detection sensor for detecting a lift-off amount that is a separation distance between the surface of the object to be measured and the sensor surface of the roughness sensor;
5. A lift-off correction unit that corrects a measured value of the surface roughness output from the roughness detection unit based on a lift-off amount detected by the position detection sensor. The roughness measuring apparatus in any one of.
前記粗さ検出部は、前記センサ移動手段によって移動する粗さセンサからの出力に基づいて、被測定物体における連続した複数の測定エリアでの表面粗さの測定値を出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の粗さ測定装置。 Sensor moving means for moving the roughness sensor along the surface of the object to be measured;
The roughness detection unit is configured to output measurement values of surface roughness in a plurality of continuous measurement areas in the measured object based on an output from a roughness sensor moved by the sensor moving unit. The roughness measuring device according to any one of claims 1 to 7, wherein
前記移動平均粗さ算出部は、移動平均区間長内に存在する複数の表面粗さの測定値の平均値を算出し、得られた平均値を移動平均粗さとして出力するように構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載の粗さ測定装置。 The moving average roughness calculation unit has a moving average section length for calculating a moving average,
The moving average roughness calculation unit is configured to calculate an average value of a plurality of measured values of the surface roughness existing within the moving average section length, and to output the obtained average value as the moving average roughness. The roughness measuring apparatus according to claim 9, wherein:
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