JP2935034B2 - 計測探子のための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば塗装被膜やベース金属上の金属層等
の薄膜の厚さを非破壊計測するのに用いる単極電磁能動
型の計測探子のための装置に関する。

［従来の技術］ 同軸の半なべ型中子を備え、同軸の中央中子を備え、
中央中子を取り巻く同軸の巻き室を備え、巻き室を取り
巻く外壁を備え、耐摩耗性物質でできた物体からなる同
軸の球形前額面を備え、中央中子に同軸のコイル装置を
備え、コイル装置と当該計測探子端との間に、探子外身
の同軸の空隙に備えられた導体装置を備え、計測探子の
端から出るケーブルを備え、球形前額面から半径方向に
相当な距離を置いて配された同軸の環状面を備え、前額
面と環状面との間の力線にばね装置を備え、その際静止
状態では前額面は軸方向で環状面の前方にあり、且つ前
額面と環状面との間に直線ガイド装置を備える薄膜計測
用単極電磁能動型の計測探子のための装置が公知であ
る。出願人の注文番号（Bestell−Nr.）B01.16.01であ
るこの薄膜計測用単極電磁能動型の計測探子T3.3は発明
の対象に最も近い。同様の計測探子及び計測探子の部分
は、ドイツ公開公報第34 37 253号及び米国特許公報第2
933 677,3 761 804,4 005 360,4 041 378に記載されて
いる。これらの計測探子を用い、例えば塗装被膜の厚さ
やベース金属上の金属層の層の厚さ等を計測することが
できる。層の厚さは、数百マイクロメートルと数十ナノ
メートルの間が代表的である。

こうした装置は疑いなく破壊なしに計測する計測装置
として数えられるものである。

［発明が解決しようとする課題］ 現在、上記のような装置を用いて行う非常に薄い層の
計測に際し、説明できない計測誤りが発生することが気
付かれている。若干のみがき仕上げされた表面上での計
測後に、破壊なしの計測にもかかわらず光沢に障害が発
生することが知られている。

計測されるべき層上に球形前額面が置かれた接点を調
べてみると、そこには相当な窪みがあることが観察され
た。手で置く場合には、単に窪むに止どまらず、球形前
額面の接地点から実際の計測点に至る傷跡も生じる。本
来手による操作を想定されているこうした計測探子を、
例えば三脚を用いて慎重にアルミニウム等の上に置いた
としても、押し付けたあとの窪みは生じる。アルミニウ
ムがアルマイト処理されていると、最も外側の薄い層
は、足で踏んだ雪上の万年雪のように崩れ落ちることが
ある。このような押し付けた後の窪みの深さは、例えば
１マイクロメートルが代表的である。したがって、例え
ば120マイクロメートルの厚さを持つ層であれば、もち
ろん前記のような窪みの深さは比較的問題とならない。
しかし、層が薄くなればなるほど誤差は大きくなる。押
し付けた跡が1.5マイクロメートルで計測されるべき層
が同じく1.5マイクロメートルの厚さであれば、50％の
計測誤りが押し付けた跡の窪みによって生じる。ナノメ
ートル域での計測については言わずもがなである。

本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、誤りが全く発生しないか、あるいは無視できる程度
に避けることができる薄膜計測用単極電磁能動型の計測
探子のための装置を提供することを目的としている。

周知の計測探子において、押しつけた跡の窪みによっ
てそのエネルギーが無効にされるのは、ケーブル質量の
分を加えた計測探子の質量のためであることが明らかに
なっている。無効にされたエネルギーはＥ＝1/2×ｍ×f
²である。この式から明らかなように、例え使用者に慎
重に置くように言ってもいずれにせよ速度の分は二乗さ
れて増える。しかし質量ｍは構造により影響を受け、こ
れを小さくすることによって前記エネルギーを小さくす
ることができる。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明による計測探子のための装置は上記目的を達成
するために、前記計測探子T3.3の如く構成されたものに
おいて、 （ａ）半なべ型中子が探子外身内で軸方向に動き、 （ｂ）半なべ型中子と探子外身の内側間の力線にばね装
置が設けられ、 （ｃ）導体装置が非常に軽い能動回路（aktive Schaltu
ng）を持つ非常に軽い導体骨格を含む ことを特徴としている。

前記計測探子T3.3は、外側にすべりスリーブを有し、
うず巻きばねにより探子外身と作用結合している。しか
し、球形前額面が置かれる最初の瞬間にはこのうず巻き
ばねは前記連結を解かない。すなわち、突き当たりの開
始時点でこのシステムは１つの剛体と見做すことができ
る。さらにうず巻きばねのばね力は約100ポンドで、そ
れが非常に小さい球形前額面に作用する。

半なべ型中子は代表的に3mmの外径と13mmの中央厚さ
を持つことができる。したがって、それは実質的に質量
は零である。同じ事がコイル装置に該当する。

発明におけるばね装置は非常に柔らかであることが可
能で、例えば10分の１ポンド域の下の方である。そし
て、担われるべき質量が無視され得るので、それはまた
それ自身軽量であることが可能である。能動回路は、後
に続くケーブルがより細く、それとともにより軽く、且
つよりしなやかであり得ることの原因となっている。こ
れまでケーブルは、巻かれていたり又は他の何等かの方
法で捩じられたとき、その芯線がトラブルを起こさない
よなうなものが選ばばれなければならず、このため約4m
mの太さがあった。それに対し能動回路は、既に位相及
び／又は周波数及び／又は振幅がコード化された有効信
号を発することができ、特に周波数をコード化した場合
には、芯線がケーブル内にあることで、もはや何の問題
も起こさない。

上記（ａ），（ｂ），（ｃ）の如き特徴を有する計測
探子のための装置において、探子外身の前領域に、半な
べ型中子よりずっと長く、だが探子外身よりずっと短い
非常に軽いプランジャを同軸に備え、半なべ型中子をプ
ランジャの前領域と固定的に結合し、ばね装置をプラン
ジャと探子外身との間に備えることができる。このよう
にすれば、ばね装置は探子外身をつかむ必要がなく、半
なべ型中子のための支持体を備えることができ、プラン
ジャの長さを縦方向案内路に用いることができる。

プランジャを通路穴を有するものとし、その中にコイ
ル装置の細い導線を配することで、プランジャは軽くな
り、極端に細い導線は、単に機械的のみならず、例えば
酸蒸気やアルカリ蒸気等に対しても保護される。

前記通路穴を同軸にすれば、この通路穴の形成が容易
となり、導線の周囲が保護され、しかもプランジャの質
量配分が軸方向にみて対称的となる。

プランジャを本質的に回転対称とすることにより、こ
のプランジャの製作が容易となり、その機械的特性は容
易に見通しがつき、それは計測探子の同軸構造に順応す
る。

さらに、プランジャを軽金属製とすることにより、こ
れをさらに軽量化することができる。なお、軽金属とし
てはチタンが最も好適に用いられる。

プランジャがセンチメートル域の長さを持つようにす
れば、案内路として十分な長さを有し且つ重量面からみ
れば十分短いものとなる。

プランジャを備えた上記計測探子のための装置では、
このプランジャが、その前領域に探子外身に固定された
収容部内に突出する外側に突き出たカラーを備えるとと
もに、このカラーと収容部が、プランジャが一方向に大
きく動くことを妨げる少なくとも１つの第１のストッパ
ーを形成するようにできる。このようにすれば、プラン
ジャが計測探子内に押し入れられ過ぎた時にも、ばね装
置に過負荷がかけられることが防がれる。さらにそれに
より、計測探子内でどの程度導体装置の導線が曲がり得
るかが限定される。

このようにしたものにおいて、カラーをＬ型にすると
ともに収容部を相補的にＬ型にし、Ｌの自由脚を重ねて
プランジャの過度の半径方向のずれに対する安全装置と
することができる。この場合、半径方向のずれが過度に
大きくなることが防がれることによりばね装置の負担が
軽くなる。また、半なべ型中子とプランジャの前領域と
の間に、ほんの小さな隙間を備えることを可能にする。

また、プランジャを備えた上記計測探子のための装置
において、プランジャが、その内側の端領域で、能動回
路を持つ基板が固定されている取付フランジへと移行す
るようにされていると、半なべ型中子と基板の間でフレ
キシブルな導線を回避することができる。本来、基板は
探子外身に固定することが可能である。しかし、そのよ
うにした場合にはフィルム導体が必要となる。このフィ
ルム導体は大量生産品ではあるものの、その固定が半田
付けによるものであるため技術的に問題を生ずる。能動
回路を含む基板は0.5グラムの質量で生産することが可
能であり、それによって格段に保持しやすいものであ
る。

発明の計測探子のための装置では、プランジャと探子
外身の間のばね装置は、プランジャと探子外身の内側と
の間に備えることができ、このようにすれば、ばね装置
は小さく且つ短くなり、ばね力はプランジャ内に導かれ
る。

このとき、ばね装置は少なくとも基本的に半径方向に
配されていることが好ましく、これによってばね装置は
最小になり、それゆえ質量はほとんどなくなる。また、
半径方向の配置は取り付けを容易とする。

このようにしたものにおいて、ばね装置が、探子外身
の内側に固定される外側保持リングと、プランジャの外
側に固定される内側保持リングを有するものとすること
で、ばね装置に定義された取り付け領域が作られる。挙
動は一目瞭然となり、組み立ては容易となる。

ここにおいて、保持リングの少なくとも１つを全般的
とすることにより、ばね装置は全方向に同じ特性を持
ち、優遇されたり不利にされる領域を有さない。

また、外側保持リングと内側保持リングを備えるばね
装置を有するものでは、両方の保持リングをスリットに
より互いに隔てられたブリッジによって結合されたもの
とすることにより、ばね装置の小ささにも拘らずこれを
柔軟にすることができる。

前述のように、基本的に半径方向に配されているばね
装置は、ばね小板を含むものとすることで半径方向の剛
性が獲得され、その結果球形前額面はこの方向に安定す
る。

このとき、小板を同軸に配するようにすれば、計測探
子の同軸構造に対応することができ、小板は全方向に同
一の特性を持つ。

前記小板は腐蝕法によって形成することができ、この
ようにすれば、押し抜き過程で現れるような小板の内部
応力が避けられ、その結果小板は全行程においてフック
の法則に従う。

ばね装置は計測の際発生する力に関して軸方向に剛性
であることが好ましい。このようにしておけば、摩擦や
他の場合には必要とされる縦方向案内機構の出現なく、
ばね装置は横の力を受けることができる。

ばね装置が外側保持リングと内側保持リングを備えた
場合、両方の保持リングは共心的で、且つ外周及び内周
において共心的であることが好ましく、こうすることに
よって計測探子の同軸構造に対応することができ、ばね
装置の挙動に対する見通しがきき、しかも保持リングか
ら保持リングまでの距離をどこでも同じにすることがで
きる。また、同時に保持リングを支持する構成部品が明
確で容易に構成することができる。

ばね装置をプランジャと探子外身の内側との間に備え
るた場合、２つのばね装置を軸方向に距離を隔てて配す
ることにより、このばね装置は半なべ型中子のいかなる
動きも妨げる。

この場合、両方のばね装置を同一に形成しておけば、
製造，在庫，組立て等に好都合であり、そん挙動特性に
対しより見通しが利くようになる。

このばね装置を銅ベリリウム製とすると目的に特によ
く適合する。

プランジャを備えた上記装置において、プランジャ
が、段でプランジャの前領域から区切られる内管を有
し、この内管に第一のスリーブと第二のスリーブが据え
られ、両方のばね装置の内側保持リングが、一方で段と
第一のスリーブとの間に、他方で第一のスリーブと第二
のスリーブとの間に固定的に挾まれた構成とすると、プ
ランジャは軽く、構成においてはより明確化し、部品は
少なくて済み、内側保持リングが非常に大きな面積でし
っかりと取り付けられる。

既述の取付フランジと上記第二のスリーブを一体とす
ることにより、組立てと相互保持が容易になる。

また、上述のように第一及び第二のスリーブを備える
ものにおいて、第一のスリーブに第三のスリーブを正確
に対置させ、それを探子外身と固定的に結合させ、第三
のスリーブの両方の前額面が、探子外身に固定の向かい
合う別の前額面とともに両方のばね装置の外側保持リン
グを保持するようにすると、外側保持リングは大きな面
積で、機構的に明確で、また組立て容易に保持される。

ばね装置のばね力は、10分の１ミリメートル域の下か
ら中程度の行程に際し、デカポイント域の下から中程度
であるようにすることが好ましく、このようにすること
で、実際に実行された計測探子において非常に適切な結
果を得ることができる。

一方、導体骨格の重量と回路の重量を加えたものは10
分の１グラム域であるようにすることが好ましいが、こ
のことは、単体で、統合されており、それとともに個数
の点で現在有利ではない半導体回路なしでも可能であ
り、発明の課題を解決することを妨げない。

半なべ型中子は、その外側を液体が漏らないように耐
酸及び耐塩基、耐摩耗性の上張りで覆っておくことが好
ましく、これにより、相応する環境における計測に際
し、各計測後に計測探子をきれいにする必要がなくな
る。それどころが、多くの点を次計測することが可能と
なる。

この場合、上張り172はPTFE（ポリテトラフルオロエ
チレ）製とすることができ、このようにすれば非常に耐
摩耗性が高く且つ加工が容易となる。

また、上張り172がポリイミドであると、単に耐摩耗
性，耐酸性，及び耐アルカリ性に優れているばかりでな
く、さらに湿気を受け入れず、その結果コイル装置も湿
気に影響されないようになる。

半なべ型中子の外側を覆っている上張りが、さらに半
なべ型中子の周囲も、少なくとも間接的に覆うようにす
ると、蒸気または湿気が半なべ型中子へ横から侵入する
ことが防止される。

上記（ａ），（ｂ），（ｃ）の如き特徴を有する計測
探子のための装置はまた、少なくとも探子外身の前領域
がすべりスリーブにより同軸に取り囲まれ、すべりスリ
ーブの前方の前額面が探子外身の同軸の環状面より後ろ
へ押し戻すことができ、すべりスリーブの静止状態にお
いてすべりスリーブの前方の前額面が球形前額面の前方
にあり、すべりスリーブと探子外身間の半径方向の遊隙
が非常に小さく、すべりスリーブと探子外身の間にらせ
んばねがあってすべりスリーブをその元の位置に押し戻
し、すべりスリーブを取り巻くように、探子外身としっ
かり結合された同軸のつかみスリーブが備えられてい
て、それはすべりスリーブを覆う領域でそれと隙間で隔
てられているものとすることができる。このようにすれ
ば、非常に柔らかい材料上で計測しなければならない場
合、及び／又は現在の計測技術の下で計測しなければな
らない計測探子において特に好適である。

ケーブルを細いものとすることにより、発明に関して
障害となるケーブルの特性が最小になる。

そして、ケーブルの直径を3mm以下とすると、計測特
性に関して特に好適であることが実際に示された。

［実施例］ 単極の計測探子11は、アルミニウム製の探子外身12を
有する。この探子外身12は広範囲において管状であり、
幾何的縦軸13と同軸である。計測探子11は、2.5mmの太
さの２心ケーブル15を通じて接続され、これは止めねじ
16で強く固定されている。同軸の空隙17の上部領域に２
つのピン18,19が突き出し、そこには非常にしなやかな
素線21,22が接続されている。素線21,22の上端が半田付
けされるために、一体の探子外身12の真ん中より上に窓
23が備えられている。そこにはまた基板24も見える。そ
れは5.9mmの幅,29.3mmの長さである。第１図は実物大の
作図であるので、ここから他の部分の寸法を得ることが
できる。幾何的縦軸13は、その高さのみならず、その横
方向及び縦方向の点で基板24の中心を貫いている。基板
24は、電気的な構成部品26及び少なくとも１つの能動構
成部品（aktives Bauelement）27を有している。ただ
し、ここではそれらは象徴的に示されているに過ぎな
い。これらの構成部品26,27は半田付け箇所28,29にその
アウトレットを持ち、計測結果に相応する周波数変調電
圧を発生する。素線21,22は本質的にピン18,19と半田付
け箇所28,29間の最大距離より長い。それは曲線として
配置され、基板24がピン18,19に接近する際、実際的に
機械的抵抗を生み出さないようにしている。基板24は空
隙17内において拘束を受けず、内壁31に触れることがな
い。同軸で円筒形の取付フランジ32は縦軸13に同軸であ
る。その円盤形のヘッドには、第２図に示すようにスリ
ット34が備えられていて、そこに基板24の下の端領域が
接着剤36で固定されている。取付フランジ32は内壁31の
どこにも触れず、下方へ向かって同じく同軸である円筒
状の環状首部37に移行している。取付フランジ32はプラ
スチック製で、これにより、プラスチック製の基板24に
対しより良好に接着可能であり、また高い電気絶縁抵抗
を持つことができる。通路穴38には、取付フランジ32と
結合されたチタン製のプランジャ41の中央管39の上部領
域が軸方向に不動に嵌まっている。中央管39は通路穴42
を持ち、それは下方で第一の円筒空間43、そしてさらに
下方ではより大きい円筒空間44に移行する。基板24から
は２つの非常に細い導線46,47が下へ出ている。円筒空
間44には不動に中子ケース48が位置し、それはほぼ全円
筒空間44を占めているが、第２図に示すようなスリット
49が形成されていて、その結果導線46,47の下領域はさ
らに下へ通過することが可能となっている。正面が円筒
形である中子ケース48の収容部51には、半なべ型中子52
が据えられている。それは下向きに半球面53が備えられ
ており、この半球面53にはその外壁56の前額面54とその
内壁58の前額面57が存在している。外壁56と内壁58の間
に、コイル61のための同軸の円環状巻き室59がある。巻
き室59は下向きに鋳造され、その結果コイル61は保護さ
れてその状態を維持する。半なべ型中子52は幾何的縦軸
13と同軸に１つの袋穴62を持ち、それは下向きに開いて
いてそこにサフアイヤ63が位置し、その球状前額面64は
半球面53上にある。導線46,47がスリット49を通り抜け
て巻き室59に達することができるため、半なべ型中子52
は同様にスリット49に連続するスリット66を持つ。スリ
ット49,66には樹脂が鋳込まれている。

プランジャ41は、第２図に示すように、下部領域67
に、外側に突き出た同軸の半径方向のカラー68を有して
いる。それはおよそ円筒空間44の上の円筒空間43の高さ
にある。このカラー68の上向きで同軸の半径方向環状面
69はストッパーの一面を形成している。ストッパーのも
う一方の面は相補的な環状面71によって形成され、それ
は探子外身12に固定して配されたＣ型またはＧ型の収容
部72の一部である。0.8mmの道程を経て環状面69は環状
面71に当接することができる。同軸の下向き半径方向の
環状面73も収容部72より小さい半径方向の同軸環状面74
とともにストッパーの半分を形成する。外側（下方向）
へ0.8mm動いた後、環状面73は環状面74に当接する。カ
ラー68は同軸で且つ下方向を向いた下を指し示す小さな
脚76を有し、それは収容部72の下湾部77に一部分突き
出、そこで内側（上側）に向いた脚78と一部分軸方向に
重なる。円環を描く脚78と同様に形成された脚76との間
の壁間距離は両方向へそれぞれ0.3mmで、この値だけ、
過負荷保護が現れる前に、例えば下部領域67は右又は左
へずれることができる。収容部72は２つの部分から成り
立っている。内側のＬリング79の横脚81は下向きの環状
面71を持ち、通常操作ではカラー68のどこにも接触する
ことがない。横脚81は上方で下向きの斜角面82を有し、
これにより後述されるばねは妨げられずに曲がることが
できる。Ｌリング79は、外側を内壁31によって保護さ
れ、内壁31はそこでは、外側方向の段83のために、例え
ば基板24の領域よりも大きい直径を有している。縦方向
の脚86の突出部84は、第２図に示すように、探子外身12
の軸方向及び半径方向へ伸びるスリット87内へ入り込む
ように外方向に曲がっている。それ故、Ｌリング79及び
それに接する部分はもはや回転することがない。Ｌリン
グ79はそれにより同時に固定板となる。収容部72の第二
の部分はＣリング88から成り立っている。それは外ねじ
89を有し、それによって探子外身12の下方の環状面92か
ら始まる内ねじ91にねじ止めされる。Ｃリング88の外壁
93は、円筒空間43の高さまで伸びている。その半径方向
の同軸同筒形の横脚94は、機械的防御のために比較的太
く、その外面96は環状面92の上にある。横脚94から上向
きの脚78が出ている。一面では横脚94である脚78と、円
筒空間44を外方向へ限定するプランジャ41の保持壁97と
の間には小さな間隙98があり、これは異物の侵入を困難
にしあるいは排除する。認識されるように、隙間98は又
物の侵入を防ぐラビリンスの始まりであり、それは隙間
98のあと外側へ向けられ、それから再び下へ向けられ、
それから再び外へ向けられ、それから上へ向けられ、環
状面71の下で再び内側へ向けられる。隙間98が零に狭ま
ると、それは同時にまた、プランジャ41及びそれと結合
した部分の過負荷及び半径方向の大きすぎるずれを防ぐ
半径方向のストッパーとして働く。

２つの同一のばね小板99,101が、プランジャ41及びそ
れと結合した部分を、探子外身12に相対的に位置付けす
る。その際特に半なべ型中子52は幾何的縦軸13と非常に
正確に同軸に止められる。ばね小板99は0.05mmの厚さ
で、Cu−Be2（銅ベリリウム）製である。その外径は9.6
mmで、内径は2.8mmである。それは幾何的縦軸13と共心
的で、外側保持リング102及び内側保持リング103を持
つ。これらは円環状に全般的（durchgehend）である。
３つのばねアーム104がそれぞれ120゜間隔で配され、そ
れはその長さの大部分で幾何的縦軸13の周りの半径上を
走り、その両方の端領域で根部106,107により、一方で
内側保持リング103に、他方で外側保持リング102に結合
されている。根部106,107は十分に丸められた移行部分
を有しているので、延びたＳ型のスリット108が生じ
る。第５図に示すように、同様に外側保持リング111及
び内側保持リング112を持つばね小板109を用いることが
できる。ここでは、スリットグループ112,113,114,116
が備えられていて、各グループにおける各スリットはそ
れぞれ120゜より少し小さい周方向長さを有している。
それにより、それらの間に0.4mm幅の、120゜間隔の配置
のためにそれぞれ３つのブリッジ117aが残る。しかし、
113のスリットのグループは112のスリットのグループに
対して60゜位置がずれている。114のスリットグループ
は113のそれに対して同じくずれており、以下もこのこ
のようになっている。こうして第５図に示された模様が
生まれる。ばね小板109は0.2mmの厚さである。

第２図に示すように、ばね小板99の外側保持リング10
2は、横脚81の半径方向の上向き前額面118とスリーブ12
1の下向き前額面119との間に挾まれている。スリーブ12
1は円筒形且つ同軸であり、しかもプランジャ41のどこ
にも触れない。スリーブ121は下から遊隙をもって内壁3
1へ押し入られることができ、内向きの胴122を持つ。ス
リーブ121は上方に上向き前額面123を持ち、それと段83
との間にばね小板101の外側保持リング102が挾まれる。
ここで、以下に示すようなこの構造のさらに別の働きが
認識される。すなわち、Ｃリング88をねじで上へ移動さ
せると、それはＬリング79を上へ押す。このとき、突出
部84の存在によりＬリング79は回ることはできない。Ｌ
リング79はスリーブ121を上へ押し、これによりばね小
板99,101の外側保持リング102も正確，一様且つ角鋭
く、並びに摩擦的であると同時に結合的に止められる
（durch Kraftschluβ als auch durch Formschluβ ge
halten）。中央管39は前額面119の高さに、半径方向で
同軸上向き前額面125を持ち、その上にばね小板99の内
側保持リング103が載る。その上面に同軸の半径方向下
向きのスペース・スリーブ126の前額面が載り、それは
その内径をもって中央管39に適合している。スペース・
スリーブ126は前額面123の高さに上向き前額面127を持
ち、それは同軸で半径方向且つ水平で、その上にばね小
板101の内側保持リング103の下面が載る。内側保持リン
グ103の上面には下向きの環状首部37の前額面128が載
り、それは同軸の半径方向で且つ水平である。取付フラ
ンジ32を、カラー68を固定的に保持して下へ押し、さら
に取付フランジ32を接着剤で中央管39に固定すると、ば
ね小板99,101の内側保持リング103は、摩擦的と同時に
結合的に止められる。

探子外身12は完全に上方の止めねじ16の領域に外ねじ
129を有している。この探子外身12の外面131は外リング
132まで円筒形である。外リング132は、半径方向で同軸
且つ上向きの円環状前額面133、及び下向きの半径方向
で且つ同軸の円環状のより内側へ切れ込む下向きの前額
面134を持っている。外リング132には通路穴136があ
り、それを通して基板24上の受動構成部品（passiven B
auteile）26の一つをねじ回しで同調（abstimmen）する
ことができる。探子外身12は前額面134の下で、同軸円
筒形の外面137に移行する。この外面137の外径は第３図
に示すように、外面131の外径より小さい。外面137は前
額面134の下で6.8mm伸びる。相応する穴の中に垂直に半
径方向のストッパーピン138が不動に打ち込まれてい
る。ストッパーピン138のヘッド141が外面137から突出
する限り、このヘッド141は接線スリット139内に位置す
る。接線スリット139は、第１図が特に明確に示すよう
に、円筒形のすべりスリーブ142の円周方向に延びてい
る。接線スリット139は、スリーブ142の上向きの同軸円
環状前額面143が探子外身12の前額面134に衝突すること
ができるだけの軸方向の幅を持つ、ストッパーピン138
は、すべりスリーブ142の下向き運動を、ヘッド141が接
線スリット139の上壁144に当接するまでのみ許す。らせ
んばね146に関して、すべりスリーブ142は探子外身12に
対し相対的に下側になる。らせんばね146は、円筒形同
軸の空隙147に位置している。この空隙147は、外側がす
べりスリーブ142の内壁148により、そして内側が探子外
身12の外壁149により形成されている。この外壁149は同
軸の切れ込み151が外面137上を下へ延びることにより生
じており、正に環状面92まで達している。すべりスリー
ブ142は、カラー68の上部領域辺りに直径縮小部153を持
っており、これにより生じる上向きの同軸円環形前額面
152を有している。そして、らせんばね146は、下方にお
いて、この円環形前額面152に支えられる。わずかの遊
隙をもって探子外身12の外壁149に接する同軸円筒形の
内壁154をもって、すべりスリーブ142は案内されてい
る。上方では、すべりはわずかの遊隙をもって外面137
と内壁148との間に成立する。らせんばね146の伸長力に
より、ストッパーピン138のヘッド141は上壁144に当た
る。その力は約60ポンドで、これは計測探子T3.3のばね
力よりずっと小さい。すべりスリーブ142は下方で、比
較的大きく、研磨された同軸半径方向の円環状前額面15
6を持つ。この前額面156は、第２図に示すように、高さ
が半球面53の南極と一列で、これにより環状面92より低
い位置にある。

つかみスリーブ157は上部158及び下部159からなる。
すべりスリーブ142がアルミニウム製であるのに対しつ
かみスリーブ157はプラスチック製で、これによりわず
か５グラム程の重さである。上部158は内ねじ161を有
し、それは探子外身12の外ねじ129に取り付けられる。
上部158の同軸下向きの前額面162は、ねじが螺合した状
態で、下部159の相補的な下向き前額面163を押す。その
際、下部159は前額面163の近くに形成された下向きの切
れ込み164によって探子外身12の前額面133に対して押し
付けられ、それによりつかみスリーブ157は全方向に固
定される。手でよりうまく保持するために、下部159は
つかみリング166を有している。下部159の最も下の下向
き前額面167は、すべりスリーブ142を下方で円筒空間44
の高さ辺りまで開放しているとともに、それに先立って
先細りになっている。つかみスリーブ157は、すべりス
リーブ142の円筒形外面168からわずかの距離を有してい
る。それは又、止めねじ16、窓23、通路穴135、及びヘ
ッド141を含む接線スリット139を覆う役目も果たしてい
る。組み立てを完了した状態でつかみスリーブ157は探
子外身12に対してねじり不可能で、一方すべりスリーブ
142は約30゜接線スリット139の長さに応じてストッパー
ピン138に当たるまで回転されることが可能である。

第６図に示す第２の実施例ではサフアイヤ63が欠けて
いる。ここでは、前の実施例の内壁58の形態内に単に１
つの中央中子があるにすぎないのではない。ここには中
身のつまった中央中子170がある。半球面169は曲率の点
ではそのままであるが、ここではポリイミド製の小キャ
ップ171の下面によって構成されている。この小キャッ
プ171は第６図に示すようになべ型の形態を持ち、その
際その底172は中央中子170、コイル173、外壁174、及び
中子ケーズ177の保持壁176を覆っている。カラー179の
保持壁178はここではより細く、その結果円環状同軸の
保持壁181の場所があり、それは保護のためにずっと上
へ伸びている。小キャップ171はその内面において、耐
酸及び耐アルカリの接着剤で小キャップ171に接触する
面に接着されている。尚、小キャップ171は例えばPTFE
（ポリテトラフルオロチレン）製であってもよい。

［発明の効果］ 請求項１によれば、球形前額面を計測材料に押付けた
時の、ケーブル質量分を加えた計測探子の質量を著しく
軽減することができるから、計測誤りを全く発生しない
か、あるいは無視できるほどに小さくできるという効果
を奏する。

請求項２によれば、ばね装置が探子外身をつかまない
具体的構成を得られることにより、球形前額面が計測さ
れるべき層上に置かれたときのばね装置による作用がき
わめて小さくなる。

請求項３によれば、極端に細い導線を用いることが可
能となる。

請求項4,5によれば、プランジャの製作が容易とな
る。

請求項６によれば、プランジャがより軽量化される。

請求項７によれば、特に目的に適ったプランジャが得
られる。

請求項８によれば、ばね装置を過負荷から守ることが
でき、しかもそれにより導体装置の導線の曲がりを限定
できる。

請求項９によれば、ばね装置の負担が軽くなる。

請求項10によれば、フレキシブルな導線を用いること
ができ製作が容易化されるとともに、より一層の軽量化
が可能となる。

請求項11,12によれば、ばね装置が小形化される。

請求項13によれば、挙動が明瞭で組み立てが容易なば
ね装置を得ることができる。

請求項14によれば、全方向に同一の特性を持つばね装
置が得られる。

請求項15によれば、ばね装置を小さく且つ柔軟なもの
にできる。

請求項16によれば、球形前額面を半径方向に安定させ
ることができる。

請求項17によれば、小板に全方向同一の特性を持たせ
ることができる。

請求項18によれば、内部応力がなくその結果全行程に
おいてフックの法則に従う小板を得ることができる。

請求項19によれば、ばね装置は横の力を受けるに際し
て、摩擦や縦方向案内機構を必要としない。

請求項20によれば、ばね装置の挙動に対する見通しが
きかせることができ、しかも構成が簡易化される。

請求項21によれば、半なべ型中子のいかなる動きも妨
げることができる。

請求項22によれば、製造，在庫，組み立て等に好都合
である。

請求項23によれば、特に目的に適ったばね装置とする
ことができる。

請求項24によれば、プランジャが軽量化されるうえ部
品点数も少なくできる。しかも、内側保持リングの取り
付けも強固になる。

請求項25によれば、これらの組立てと相互保持が容易
となる。

請求項26によれば、外側保持リングが良好に保持され
る。

請求項27,28により、好適且つ実際的な計測探子を得
ることができる。

請求項29により、計測後に計測探子をきれいにする必
要がなくなる。

請求項30により、耐久性が高く且つ加工が容易な上張
りとできる。

請求項31によれば、さらにコイル装置を湿気から守る
ことができる。

請求項32によれば、半なべ型中子への横からの湿気等
の侵入を阻止できる。

請求項33によれば、非常に柔らかい材料上においても
正確な計測が可能である。

請求項34,35により、ケーブルによる質量の増加を阻
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は縮尺1:1の計測探子の部分分解図、第２図は組
み立てられた第１図の計測探子の下から中領域までの一
定率半径断面図、第３図は組み立てられた第１図による
計測探子の一定率半径断面図、第４図は拡大率1:5のば
ね小板の平面図、第５図は拡大率1:5の別のばね小板の
平面図、第６図は第２の実施例を説明するために、第２
図をさらに1.55倍に拡大して示す下部領域の断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−21401（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−190805（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34

Claims (35)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦軸13と同軸の空隙17、内壁31および環状
   面92を持つ端面を有する探子外身12と、 この探子外身12に取り付けられ、半球面53、上記縦軸13
   と同軸の中央中子58、この中央中子58を取り巻く円環状
   の巻き室59およびこの巻き室59を取り巻く外壁56を備え
   る半なべ型中子52と、 この半なべ型中子52の中央中子58と同軸で、この中央中
   子52を少なくとも部分的に覆う球形前額面64を備えた耐
   摩耗性物質でできた物体63と、 上記巻き室59に配置されたコイル装置61と、 このコイル装置61と当該計測探子11の一端との間に接続
   されるように、上記探子外身12の空隙17に配設される導
   体装置18,19,21,22,26,27,46,47と、 上記計測深子11の一端から出るケーブル15とを備え、 上記探子外身12の環状面92は、上記耐摩耗性物質ででき
   た物体63の球形前額面64から半径方向に相当な距離を置
   いて配されて、上記半なべ型中子52の軸方向の移動を制
   限し、 上記半なべ型中子52の半球面53と上記探子外身12の端面
   の環状面92との間の力線にばね装置が設けられ、その静
   止状態では半なべ型中子52の半球面52が上記探子外身12
   の端面の環状面92の前方にあり、 且つ、半なべ型中子52の半球面53と上記探子外身12の端
   面の環状面92との間に、上記半なべ型中子52の動きを誘
   導するように配設された直線ガイド装置を備える薄膜計
   測用単極電磁能動型の計測探子のための装置であって、 （ａ）半なべ型中子52が探子外身12内で軸方向に動き、 （ｂ）半なべ型中子52と探子外身12の内壁31間の力線に
   ばね装置99,101が配設され、 （ｃ）導体装置が、測定信号を少なくとも部分的に形成
   するための軽量な能動回路26,27を持つ導体骨格24を含
   むことを特徴とする計測探子のための装置。
2. 【請求項２】探子外身12の前領域に、半なべ型中子52よ
   り長く、かつ探子外身12より短いプランジャ41が同軸に
   備えられ、半なべ型中子52がプランジャ41の前領域67と
   固定的に結合され、ばね装置99,1O1がプランジャ41と探
   子外身12との間に備えられていることを特徴とする請求
   項１に記載の計測探子のための装置。
3. 【請求項３】プランジャ41が通路穴42を有し、その中に
   コイル装置61の細い導線があることを特徴とする請求項
   ２の計測探子のための装置。
4. 【請求項４】通路穴42が同軸であることを特徴とする請
   求項３の計測探子のための装置。
5. 【請求項５】プランジャ41が本質的に回転対称であるこ
   とを特徴とする請求項２の計測探子のための装置。
6. 【請求項６】プランジャ41が軽金属製であることを特徴
   とする請求項２の計測探子のための装置。
7. 【請求項７】プランジャ41がセンチメートル域の長さを
   持つことを特徴とする請求項１の計測探子のための装
   置。
8. 【請求項８】プランジャ41がその前領域に、探子外身12
   に固定された収容部72内に突出する外側に突き出たカラ
   ー68を備え、このカラー68と収容部72が、プランジャ41
   が一方向に大きく動くことを妨げる少なくとも１つの第
   １のストッパー69,71を形成することを特徴とする請求
   項１の計測探子のための装置。
9. 【請求項９】カラー68がＬ型であり、収容部72が相補的
   にＬ型であり、L81,86;94,78に自由脚76が重なってプラ
   ンジャ41の過度の半径方向のずれに対する安全装置を形
   成することを特徴とする請求項８の計測探子のための装
   置。
10. 【請求項１０】プランジャ41がその内側の端領域で、そ
    こに能動回路26,27を持つ基板24が固定されている取付
    フランジ32へと移行することを特徴とする請求項２に記
    載の計測探子のための装置。
11. 【請求項１１】ばね装置99,101がプランジャ41と探子外
    身12の内壁31との間にあることを特徴とする請求項１の
    計測探予のための装置。
12. 【請求項１２】ばね装置99,101が少なくとも基本的に半
    径方向に配されていることを特徴とする請求項11の計測
    探子のための装置。
13. 【請求項１３】ばね装置99,101が、それにより探子外身
    12の内壁31に固定される外側保持リング102と、それに
    よりプランジャ41の外側に固定される内側保持リング10
    3を有することを特徴とする請求項12の計測探子のため
    の装置。
14. 【請求項１４】保持リング102,103の少なくとも１つが
    円環状であることを特徴とする請求項13の計測探子のた
    めの装置。
15. 【請求項１５】両方の保持リング102,103がスリット108
    により互いに隔てられたブリッジ104によって結合され
    ていることを特徴とする請求項13の計測探子のための装
    置。
16. 【請求項１６】ばね装置がばね小板99,101を含むことを
    特徴とする請求項12の計測探子のための装置。
17. 【請求項１７】小板99,101が同軸に配されていることを
    特徴とする請求項16の計測探子のための装置。
18. 【請求項１８】小板99,101の形態が腐蝕法によって形成
    されていることを特徴とする請求項16の計測探子のため
    の装置。
19. 【請求項１９】ばね装置99,100が計測の際発生する力に
    関して軸方向に剛性であることを特徴とする請求項１の
    計測探子のための装置。
20. 【請求項２０】両方の保持リング102,103が共心的で、
    外周及び内周において共心的であることを特徴とする請
    求項13の計測探子のための装置。
21. 【請求項２１】２つのばね装置99,101が軸方向に距離を
    隔てて配されていることを特徴とする請求項11の計測探
    子のための装置。
22. 【請求項２２】両方のばね装置99,101が同一に形成され
    ていることを特徴とする請求項21の計測探子のための装
    置。
23. 【請求項２３】ばね装置99,101が銅ベリリウム製である
    ことを特徴とする請求項22の計測探子のための装置。
24. 【請求項２４】プランジャ41が内管39を有し、それは段
    125でプランジャ41の前領域から区切られ、内管39に第
    一のスリーブ126と第二のスリーブ37が据えられ、両方
    のばね装置99,101の内側保持リングが、一方で段125と
    第一のスリーブ126との間に、他方で第一のスリーブ126
    と第二のスリーブ37との間に固定的に挾まれていること
    を特徴とする請求項２の計測探子のための装置。
25. 【請求項２５】請求項10の取付フランジ33と請求項24の
    第二のスリーブ37が一体であることを特徴とする計測探
    子のための装置。
26. 【請求項２６】第一のスリーブ126に第三のスリーブ121
    が正確に対置し、それが探子外身12と固定的に結合さ
    れ、第三のスリーブ121の両方の前額面119,123が、探子
    外身12に固定の向かい合う別の前額面83とともに両方の
    ばね装置99,101の外側保持リング102を保持することを
    特徴とする請求項24の計測探子のための装置。
27. 【請求項２７】ばね装置99,101のばね力が、10分の１ミ
    リメートル域の下から中程度の行程に際し、デカポイン
    ト域の下から中程度であることを特徴とする請求項１の
    計測探子のための装置。
28. 【請求項２８】導体骨格24の重量と回路26,27の重量を
    加えたものが10分の１グラム域であることを特徴とする
    請求項１の計測探子のための装置。
29. 【請求項２９】半なべ型中子52が、その外側を液体が漏
    らないように耐酸及び耐塩基、耐摩耗性の上張り172で
    覆われていることを特徴とする請求項１の計測探子のた
    めの装置。
30. 【請求項３０】上張り172がPTFE（ポリテトラフルオロ
    エチレン）であることを特徴とする請求項29の計測探子
    のための装置。
31. 【請求項３１】上張り172がポリイミドであることを特
    徴とする請求項29の計測探子のための装置。
32. 【請求項３２】上張り172がさらに半なべ型中子52の周
    囲も、少なくとも間接的に覆うことを特徴とする請求項
    29の計測探子のための装置。
33. 【請求項３３】少なくとも探子外身12の前領域がすべり
    スリーブ142により同軸に取り囲まれ、すべりスリーブ1
    42の前方の前額面156が探子外身12の同軸の環状面92よ
    り後ろへ押し戻すことができ、すべりスリーブ142の静
    止状態においてすべりスリーブの前方の前額面156が球
    形前額面64の前方にあり、すべりスリーブ142と探子外
    身12間の半径方向の遊隙が非常に小さく、すべりスリー
    ブ142と探子外身12の間にらせんばね146があって、すべ
    りスリーブ142をその元の位置に押し戻し、すべりスリ
    ーブ142を取り巻くように、探子外身12としっかり結合
    された同軸のつかみスリーブ157が備えられていて、そ
    れはすべりスリーブ142を覆う領域でそれと隙間で隔て
    られていることを特徴とする請求項１の計測探子のため
    の装置。
34. 【請求項３４】ケーブル15が細いことを特徴とする請求
    項１の計測探子のための装置。
35. 【請求項３５】ケーブル15が直径3mm以下であることを
    特徴とする請求項34の計測探子のための装置。