JP5917824B2 - 測定プローブ - Google Patents

Description

本発明は、物体上の薄膜層の厚さの非破壊測定用の測定プローブに関する。

ドイツ特許第１０２００５０５４５９３Ａ１号では、ハウジング内に少なくとも１つのセンサ要素を備えた、薄膜層の厚さの非破壊測定用測定プローブが知られている。接触球状キャップがこのセンサ要素に割り当てられ、それによって測定プローブを、この接触球状キャップにより測定するコーティングの表面上に置くことができる。したがって、薄膜厚さの非破壊測定は、このタイプの測定プローブで行うことができる。普通、このタイプの測定プローブは、測定を行うために測定表面の上に手動で置かれる。測定スタンドの使用も意図することができる。過程中、このタイプの測定プローブを配置することができるように、測定表面への十分なアクセスが与えられるべきである。

一方では品質要求の増大、もう一方では特に多数のコーティングに対する測定の複雑性の増大により、このタイプの測定プローブをさらに発展させる必要がある。

ドイツ特許第１０２００５０５４５９３Ａ１号

本発明の目的は、測定プローブを作り出すことであり、これを通して物体上の複数のコーティングを簡単および確実な方法で非破壊で検査することができ、測定ヘッドがそれぞれの測定過程での使用のために最適化されている測定プローブを提供することにある。

この目的は、特許請求の範囲請求項１の特徴事項を有する測定プローブによって、達成される。別の好ましい実施形態および別の発展形態が、他の請求項で与えられる。

本発明による測定プローブは、支持デバイス上に、基本（第１）の測定ヘッドとは独立して制御できる付加の測定ヘッドを、基本の測定ヘッドに隣接するがそれから離間させて、少なくとも備えている。支持デバイス上の基本の測定ヘッドおよび少なくとも１つの付加の測定ヘッドを、このような隣接させて空間的に離して配置することにより、それぞれのコントロールと共に最適化および隔離した測定システムを形成するために、互いに独立して最適化された手法でそれぞれの測定ヘッドを形成することができる。この測定プローブはしたがって、検査する測定表面への単一の接触によって、異なる薄膜層の厚さの個別の測定が、基本の測定ヘッドおよび少なくとも１つの付加の測定ヘッドによりそれぞれ可能になる。支持デバイス上における基本の測定ヘッドおよび付加の測定ヘッドの配置や、測定表面上における測定ヘッドの相互間および物体に対する測定ヘッドの配置により、同一または異なる測定過程で測定を行うことができ、評価デバイス内の記録データを測定作業に応じて評価可能にできる。したがって、特にそれぞれのコーティングに対して測定過程が選択され、最適化された測定ヘッドが支持デバイス上で使用されている状態で、多数のコーティングを簡単および確実な方法で検査することができる。

本発明の好ましい構成は、測定ヘッドそれぞれをなすポールの軸線が、空間的に離れている配置を有し、好ましくは互いに平行に配向されていることを意図している。支持デバイス上の測定ヘッドのこのような配置により、支持デバイス上の測定ヘッドの空間的に離れている配置、したがって、品質が改良された測定を行うために、行われるそれぞれの測定過程によって、それぞれの測定ヘッドの空間的寸法における配置の自由が容易になる。

本発明の別の好ましい構成は、少なくとも基本の測定ヘッドから、磁気誘導過程、渦電流法、位相検波過程または磁気直流電流場過程により、層の厚さを測定する少なくとも１つのセンサ要素が決定され、少なくとも１つの付加の測定ヘッドから、上記測定処理の１つに従って、層の厚さを測定する少なくとも１つのセンサ要素を決定することを意図している。測定作業によって、特に測定される物体の基材と、その上に塗布されるコーティングによって、個別の測定過程を選択し、互いに組み合わせることができ、それに従って測定ヘッドを支持デバイス上に配置することができる。

測定プローブの別の好ましい構成は、測定プローブのハウジングと支持デバイスとの間に取付けサスペンションを設け、その取付けサスペンションによって支持デバイスは、少なくとも１つの自由度で移動可能にハウジングに挿入されている。かかる構成によって、測定表面に対する測定プローブの接触時に、測定表面に対する測定ヘッドの向きがハウジングとは独立した向きとなり得るので、少なくとも２つの測定ヘッドが均等に載置でき、測定プローブの傾斜状態での接触位置では、必要に応じて、それらの測定ヘッドの順次の載置で独立した向きを呈し得る。したがって、平面（レベル）および湾曲測定表面の双方を確実に検査することができ、測定プローブの処理をより容易にすることができる。

本発明の別の好ましい構成では、少なくとも２つの測定ヘッドは、１つの支持デバイスに前後に一列に配置されており、取付けサスペンションは好ましくは、支持デバイスに対して、上記のように構成された２点または多点支持の重心点にて、係合させられる。特に上記配置により、測定ヘッドの独立した向きを呈することが、特に接触動作において、可能であり、測定される物体に対する測定プローブの位置決め後には測定ヘッドは静止する。測定ヘッドの２点支持間の重心点における、取付けサスペンションの好ましい配置によって、最適化された向きが容易に達成される。

測定プローブの代替構成では、支持デバイスに２つの測定ヘッドおよび補助ポールを設けて３点支持を形成し、取付けサスペンションは、３点支持の重心点において支持デバイスに係合することが好ましい。この配置により、３点支持による、平面および湾曲表面の双方での独立した向きが容易に達成される。同一でない２つの測定ヘッドおよび１つの補助ポールを、多重コーティングの検査のために設けることが好ましい。別の方法では、２つの同一の測定ヘッドを、１つの補助ポールとともに備えることができる。測定表面に対して測定ヘッドおよび補助ポールを独立した向きで完全に支持するために、取付けサスペンションは、３点支持の重心で支持デバイス上に係合し、それにより測定表面に対する支持デバイスの独立した向きへの転動運動が、測定ヘッドまたは補助ポールによって与えられる。

本発明の別の好ましい構成によると、少なくとも１つの位置決めデバイスが、支持デバイスを受けるハウジングに設けられる。この位置決めデバイスを、２点支持を備えた測定システムと、３点支持を備えた測定システムとの両方に設けることができる。これにより、測定点への測定ヘッドの目標接触を確立するために、測定物体に対するハウジングのより簡単な位置決め、および測定表面に対するハウジングの基本（第１）の向きが容易になる。

本発明の別の好ましい構成は、測定システムでは、層を測定する少なくとも２つの測定ヘッドが、湾曲表面の表面線に沿った線に沿って配向される。角柱として形成されていることが好ましい位置決めデバイスは、双方の測定ヘッドに対して直角に向けられている。したがって、測定ヘッドの向きおよび、表面線に沿った測定が、双方の測定ヘッドが同じ測定条件となるように達成できる。したがって、薄膜層の厚さの測定をする一方で、湾曲により生じる誤差の除去をすることが、測定表面に対する測定ヘッドの配置によって可能である。

本発明の第１の実施形態によると、支持デバイスをハウジングに連結する取付けサスペンションが玉継手として形成されることを意図している。このタイプの玉継手は、ハウジングに対する支持デバイスの位置の３次元変化を容易にする。したがって、測定表面に関する測定ヘッドの位置の極めて柔軟性のある適合がある可能性がある。

本発明の別の代替実施形態は、支持デバイスをハウジングに連結する取付けサスペンションは、ばね要素によって形成される。ばね要素は、支持デバイスに係合し、反対側では連結要素によりハウジングに取り付けられており、例えばいくつかのストリップ状の、特に平面ストリップ状のばねによって形成される。この配置は、ストリップ状の１つのばね要素、または互いに隣り合って配置されたばね要素が、測定表面への確実な接触を保証するために、検査される表面への測定プローブの接触中に少なくとも１つの測定ヘッドに少なくとも低い押圧力を与えるという利点を有する。加えて、複数のばね要素または単一のばね要素の長手軸周りの少なくとも僅かな捩れが、１つのばね要素または互いに隣り合って配置されたストリップ状のばね要素によって同時に容易になる。この配置は、測定ヘッドの無摩擦の支持が、ハウジングに関する変位および回動性に関して与えられる利点を有する。ストリップ状のばね要素は、好ましくは、簡単な方法でハウジングに取り付けることができる、連結要素によって保持および連結される。したがって、簡単な取付けおよび取外しを、ハウジングに関して行うことができる。加えて、連結線または信号線との簡単な接触を、連結要素によりハウジングで生じさせ得る。

取付けサスペンションの代替構成は、ばね要素が板ばね状であり、好ましくは、測定ヘッドはポール軸線がばね要素の平面に垂直な状態にされている。第１の代替形態によると、いくつかの導電経路をばね要素に設けることができる。したがって、簡単および建設的な実施形態を形成することができ、測定ヘッドのエネルギー供給をばね要素によって同時に容易にすることができる。したがって、測定表面に対する測定ヘッドの向きに干渉する可能性がある、追加の信号線を設ける必要がない。この１つの板ばね要素はまた、１つまたはいくつかのリセスを備えることができ、それによって捩れ防止デバイスを長手軸周りで調節することができる。別の代替形態によると、別の信号線も測定ヘッドにつながる可能性がある。

この代替実施形態の好ましい構成は、ばね要素が共通の平面内で相互に隣接した配置され、互いに一定の距離にあり、測定ヘッドが好ましくは、ばね要素の平面に垂直なポール軸線を有している。これにより、長手軸に対する支持デバイスの径方向変位を、ばね要素の距離と、ばね要素の断面形状とによって決定することができる。同時に、接触方向の変位を行うことができ、ばね力を特に接触方向で増加させることができる。支持デバイスに向いたばね要素の端部は、２点または３点支持の重心の領域内の重心で係合することが好ましい。したがって、検査される測定表面上の測定ヘッドの正確に位置決めされた配置および向きを保証することができる。

取付けサスペンションの別の代替実施形態では、カルダン・デバイスとして形成される。したがって、支持デバイス、またはその上に配置された測定ヘッドの目標変位または変位方向を、測定表面への接触中に簡単な方法で達成することができる。

カルダン・デバイスとしての取付けサスペンションの好ましい構成は、ハウジングに連結され、特に測定ヘッドの接触方向に変位できる支持棒と、少なくとも２つの測定ヘッドで支持デバイスを受ける支持棒の自由端に特に配置された１つまたはいくつかのばね要素とからなる。また、この質量低減配置により、測定表面への測定ヘッドの確かな向きおよび接触が可能になる。これにより、測定ヘッドの死重(dead weight)、および 測定ヘッドへの支持棒の押圧力が働くだけとなる。したがって、測定表面のコーティングは接触中に大きく減らすことができる。

カルダン・デバイスの好ましい実施形態は、１つまたは複数のばね要素が、少なくとも２つの測定ヘッドの確実な接触のために、支持棒の長手延長線に対して直角に軸周りに旋回可能に支持デバイスを受けることを意図している。したがって、最初に測定ヘッド１つだけと接触して、測定プローブの他の接触動作が行われている間に独立して、他の測定ヘッドは自動的に位置を確認し、またしっかり測定表面上にあることを達成することができる。

さらに、ストリップ状のばね要素は導電性であることが好ましい。これにより、ばね要素が二重機能を呈することが可能になり、追加の電線が必要ない。したがって、質量がかなり減少したプローブ・ユニットを生成することができ、さらに、測定への悪影響を有する別の信号線による破壊力の影響をなくし得る。所望の数の電気接続に対応するストリップ状のばね要素が平面内に配置され、それによって各ばね要素はほとんど、測定ヘッド用の電線に対応する。別の方法では、２本、３本などの線を１つのばね要素上に配置することができ、これを例えばエッチングによって、または可撓性回路基板の形で生成することができる。

取付けサスペンションの別の好ましい構成は、支持デバイスと、これに対して（好ましくは）直角に配向した結合要素との間に少なくとも１つのばね要素があり、相互に距離を置いて平行に配向された少なくとも２つのばね要素でもって、結合要素が次のように担持される、すなわち、結合要素がハウジングまたはハウジング・プレートに対して接触方向に変位できるように担持される。このタイプの配置には、結合要素と支持デバイスとの間に配置された少なくとも１つのばね要素は、接触動作中に支持デバイスの回動的変位を可能にし、互いに平行に配置され、結合要素とハウジングまたはハウジング・プレートの間に配置された他のばね要素は、測定ヘッドの接触および離間の変位が生じるという利点がある。平行四辺形的の案内および変位のタイプが、結合要素と、ハウジングまたはハウジング・プレートとの間に与えられることが好ましい。したがって、支持デバイスは次に、少なくとも１つの自由度で移動可能であるように位置決めされており、それによって支持デバイスの測定ヘッドの独立した向きおよび確実な接触が容易になる。

上記取付けサスペンションの別の好ましい構成は、支持プレートと結合要素との間の少なくとも１つのばね要素が、支持デバイスに対して、直角にまたは平行に配向され、取り付けられている。双方の実施形態は、少なくとも１つの自由度での支持デバイスの回動的動作を容易にする。

測定プローブの別の代替実施形態は、支持デバイスをハウジングに特に取外し可能に挿入することができ、ばね要素はハウジングの外側に自由に配置されていることが好ましい。したがって、特定の実施形態では、特に位置決めデバイスを備えた別のハウジングから離れて配置された、支持デバイスを少なくとも部分的に囲むハウジングを設計することができる。この配置は、測定に利用可能な開空間が小さい場合に特に有利であり、それによって測定表面に対して低い締付圧力で、１つの測定プローブだけしか通過させることができない。

さらに、蓄勢（機械的エネルギー蓄積）要素が、支持デバイスと、ハウジングに嵌入される測定ヘッドを位置決めするハウジングの間に配置されていることが好ましい。したがって、強い力が加えられた場合に、少なくとも１つの測定ヘッドに対する保護を達成することができる。したがって、さらに、全ての測定ヘッドの同時の静止を保証することができる。蓄勢要素は、好ましくは支持デバイスの重心に係合する。

測定プローブの別の好ましい構成では、その接触位置を維持しながら、少なくとも２つの測定ポールを順次制御することができる。したがって、等しい測定条件で測定位置が規定されているので、特に層または基材に対する測定表面の検出された層厚さまたは距離の差を算出するために、それぞれ記録された測定値を直接比較することができる、または相互に比較きる。

本発明の別の好ましい構成は、ハウジングのショルダに対する留め具が、支持デバイスに形成され、ハウジングを測定表面から持ち上げることが意図されている。この配置は、必要に応じて、サスペンション・ブラケット、特にばね要素および／または追加の蓄勢要素に過剰な負荷が加わることなく、１つまたはいくつかの測定ヘッドと物体の間に作用する磁力を克服することができるという利点がある。

本発明と、その別の有利な実施形態および別の発展形態を次に、より詳細に説明し、図面に示す実施例により例示する。明細書および図面からの機構を、個別に、または本発明による任意の組合せでいくつかで使用することができる。

本発明による測定プローブの略側面図である。 図１の測定ヘッドの前面から見た、略部分断面図である。 図１の測定プローブの支持デバイスの下から見た斜視断面図である。 図１の測定プローブの代替実施形態の略側面図である。 図４の測定プローブの略正面図である。 図１の代替形態である別の実施形態の略断面図である。 図４の測定ヘッドを備えた支持デバイスの斜視図である。 図４の支持デバイスの略図である。 図５の測定ヘッドの略側面図である。 図１の代替形態である、測定プローブの実施形態の略側面図である。 図１の代替形態である、測定プローブの実施形態の略上面図である。 図６の代替形態である、別の測定プローブの略側面図である。 図６の代替形態である、別の測定プローブの下から見た斜視図である。

本発明による測定プローブ１１の略側面図が、図１に示されている。測定プローブ１１の別の略図が、図２に示される。このタイプの測定プローブ１１は、物体１６上の薄膜層１２、１４の厚さの非破壊測定のために使用される。これらの物体１６は、平面状の測定表面、または実施例に示すように、湾曲測定表面１７を備えることができる。測定プローブ１１は、略図に示した、評価デバイス２０に接続線１９によって接続されている。別の方法では、測定プローブ１１の検出および記録された測定値のコードレス・データ伝達を評価デバイス２０で行うことができる。

測定プローブ１１はハウジング２２を備えており、位置決めデバイス２３を、測定目的に応じて、ハウジング２２に取り付けるか又は一体的に形成する。本実施例では、位置決めデバイス２３は、湾曲測定表面１７を備えた物体１６上に確実な位置を確保するために、角柱として形成されている。別の方法では、他の位置決めデバイスを設けることもできる。極めて繊細な測定表面１７では、位置決めは、例えばプラスチックまたは同様の追加コーティングを含むことができる。

ハウジング２２内では、支持デバイス２４は、少なくとも１つの自由度で移動可能であるように配置されており、これは同じ支持デバイス２４上で互いに空間的に分離された、基本（第１）の測定ヘッド２６と少なくとも付加の測定ヘッド２７を受け入れる。それぞれの測定ヘッドは、互いに平行である距離をもって離間配置されたポール軸線２８、２９を備えている。測定ヘッド２６、２７のポール軸線２８、２９の間の距離は、例えば、数ミリメートル、特に３から１０ｍｍであり、それによって、規模の大きい測定表面１７と比較して、点状の測定を始点として行うことができる。基本のおよび少なくとも１つの付加の測定ヘッド２６、２７は、特に位置決めデバイス２３に対して直角に配向された共通線上にあり、それによって測定ヘッド２６、２７は、物体１６上の湾曲測定表面１７の表面線に沿って配向されている。

支持デバイス２４は、ハウジング２２に対して、取付けサスペンション３０によって変位できるように位置決めされている。第１の実施形態では、適切なリセスを有する板ばね要素として形成されたストリップ状のばね要素３１は、少なくとも支持デバイス２４に係合する。ばね要素３１は、支持デバイス２４上の重心点３２で係合することが好ましく、それによって重心は両方の測定ヘッド２６と２７の間にある。ばね要素３１による支持デバイス２４の係る構成により、測定ヘッド２６、２７の電気接触を確保できるだけでなく、ポール軸線２８、２９に沿った変位動作、またはハウジング２２内への支持デバイス２３の嵌入動作も可能になり、１つまたは複数のばね要素３１の長手軸３３周りの捩り（回動）動作も可能になる。加えて、ハウジング２２と重心３２の間では、畜勢（機械的エネルギー蓄積）要素３５は、物体１６上への測定プローブ１１の接触中の支持デバイス２４の嵌入動作に対抗し、測定表面１７上の測定ヘッド２６、２７の確実な配置を保証するために、支持デバイス２４上で係合することができる。測定ヘッド２６、２７が配置された支持デバイス２４と、取付けサスペンション３０、および必要に応じて、蓄勢要素３５は、ハウジング内に取外し可能に挿入することができるプローブ・ユニット２５を形成する。

支持デバイス２４を、支持プレートとして、または回路基板として形成することが好ましく、それによって測定ヘッド２６、２７と回路基板の間の電気接続を簡単な方法で容易にすることができる。同時に、次に説明するように、電導性があるように設計された、１つまたは複数のばね要素３１の接続のための対応する接触点を設けることができる。

測定ヘッド２６、２７の双方が上に配置された支持デバイス２４は、いわゆる２点支持を形成する。このような配置と、ばね要素３１、および必要に応じて、蓄勢デバイス３５を、ハウジング２２に挿入することができる、またはその中に取外し可能に配置することができる。接続要素３６は、詳細に図示しないが、他の信号線に接続するために、設けられていることが好ましい。

このタイプの測定プローブ１１は、多重コーティングの検査への使用が好ましい。例えば、オフセット機用プラテン上のコーティングを、このタイプのプローブ１１で検査できる。プラテンは、例えば鉄系材料からなる物体１６を形成する。第１の層１２、例えば銅層は、この鉄系材料に塗布される。別の層１４、例えばクロム層は、この銅層の上に塗布される。層１２、１４の所要の厚さの測定および検査を行うために、基本の測定ヘッド２６は、例えば、渦電流法により層厚さを測定するためのセンサ要素を備えており、そして、少なくとも１つの付加の測定ヘッド２７により、直流電場法により層厚さを測定するためのセンサ要素が決まる。これは、基本の測定ヘッドが、高周波の交流磁場を介して、銅層内に誘導される渦電流によって層厚み（飽和厚み）１４を測定することを意味する、つまり、当該高周波の交流磁場は、その二次磁場がその一次磁場の低減をさせるものであるので、この低減によって、測定ヘッド２６から層１２までの距離が検出されるということを意味する。そして、層１２の厚みは、層１４の検出厚み、および基材までの測定表面１７からの距離の差を算出する手段により、測定表面１７と物体１６の基材の間の距離を検出するセンサ要素としてホール・プローブを備えた、他の測定ヘッド２７によって決められる。測定が行われている間の測定物体１６上の測定プローブ１１の残留位置決め、および互いからの両方の測定ヘッド２６、２７の規定距離により、例えば物体上の２層の厚さを記録および検査するために、正確な差分測定をこのタイプの差分測定によって行うことができる。別の方法では、両方の測定ヘッド２６、２７の１つはまた、磁気誘導過程により層厚さを測定するために、センサ要素を備えていることを意図することができる。これらの異なる測定ヘッド２６、２７を、測定作業によって、支持デバイス２４内に配置することができる。

このタイプの測定は、測定ヘッド２６、２７の順次制御によって行われることが好ましい。したがって、それぞれの測定ヘッド２６、２７の最適化設計に加えて、それぞれの測定過程の最適化を、分離配置によって容易にすることができる。

測定プローブ１１の別の代替実施形態が、図４および５に示されている。この測定プローブ１１は、取付けサスペンション３０の構成のタイプで図１から３の実施形態とは異なる。この実施形態では、取付けサスペンション３０が、カルダン・デバイス５６として設計されたプローブ・ユニット２５に設けられている。このカルダン・デバイス５６は、長手方向に延びる薄い棒として設計されている支持棒５７からなり、ポール軸線２８、２９に沿っていることが好ましい測定ヘッド２６、２７への接触および離間の方向に変位させることができる。過程では、支持棒５７を丸い棒として形成することができることが好ましい。同様に、測定ヘッド２６、２７への接触および離間の方向に変位させることができるが、小さな範囲では捩じることが可能であることが好ましい、または捩れに対して極めてしっかりしている、角棒５７または輪郭付けられた支持棒５７も形成することができる。支持棒５７の自由端では、特に支持棒５７の長手軸に対して直角に形成された、少なくとも１つのばね要素３１が配置されていることが好ましい。支持デバイス２４は、ばね要素３１の反対側の端部に取り付けられている。第１の実施形態によると、ばね要素３１は特に図５に示すように、板状ばね要素３１として形成され、その上に導電経路が配置されていることが好ましい。信号線は、ばね要素３１まで支持棒５７に沿って案内されていることが好ましい。別の方法では、このばね要素３１を可撓性のある可撓性回路基板として形成することができる。さらに、信号線は、この実施形態により測定ヘッド２６、２７への機械的連結がない可能性がある。これはまた、別の類似した実施例に適用される。これにより、支持棒に対する測定ヘッド２６、２７の回動性（矢印Ａ参照）が容易にされる。これにより、測定表面１７上の測定プローブ１１の初期の不正確な接触の場合においても、測定ヘッド２６、２７の独立した向きを呈し得ることが保証される。

さらに別の方法では、ばね要素３１を支持棒５７と、図１から３と同様に支持デバイス２４、または例えば互いに隣接した平面に位置決めされたいくつかのストリップ状のばね要素３１が配置された、図４および８による以下に記載する実施例のように配置間に設けることができる。このカルダン・デバイス５６は特に、２つの測定ヘッド２６、２７を備え、例えば図１から３による実施形態などの測定インサートによって使用される２点支持を形成する、測定プローブ１１の場合に使用される。図４および５によるこの実施形態、および図１から３による実施形態は両方とも、平面または僅かに湾曲した表面で使用することができる。

加えて、蓄勢要素３５を、図４および５による実施形態で設けることができる。図４および５による実施形態では、プローブ・ユニット２５が、測定プローブ１１の他の構成部品なしで簡単に示されている。これらは、図１から３による実施形態に対応することができる。

図１から３による測定プローブ１１の代替実施形態が、図６から９に示されている。この測定プローブ１１は、支持デバイス２４が、３点支持を形成するように互いに対して配置されている、基本の測定ヘッド２６および付加の測定ヘッド２７と、補助ポール３８を備えている点で特に異なる。加えて、異なる方法で、取付けサスペンション３０は、平面に、および相互に所定距離の離間で配置された、いくつかの個別のストリップ状のばね要素３１からなる。これらの個別のストリップ状のばね要素３１を、共通軸３３周りで回動させることができる。ばね要素３１の一端部は、支持デバイス２４の重心３２に配置されていることが好ましく、ばね要素３１の反対側の端部が接続要素３６上に配置されているからである。このタイプのばね要素３１は、導電性があることが好ましく、例えば銅ベリリウム、または同様のもので形成されている。

これらのばね要素３１は、第１の実施例と同様に、ガイド機能に加えてばね機能を有する。プローブ・ユニット２５はしたがって、取付けサスペンション３０、特にばね要素３１によってポール軸線２８、２９に沿って弾性的に位置決めされる。長手軸３３に対する回転動作も可能である。これにより、測定表面１７上のプローブ・ユニット２５の接触中に、測定される表面上での測定ヘッド２６、２７の安定した接触を保証することができる。同時に、それらの測定ヘッドの独立した向きが可能となり、測定ヘッド２６、２７および補助ポール３８を静止させる。

図６から９の実施形態によるこれらのストリップ状のばね要素３１は、図１から３によるばね要素と同様に無摩擦で動作し、ハウジング２２または位置決めデバイス２３に対する支持デバイス２４の回動を容易にし、それによって測定ヘッド２６、２７の特定の位置が、３点支持によるプローブ・ユニット２５の接触において、推定できる。これにより、図１から３の実施形態によるプローブ・ユニット２５の上記２点支持と同様に、層の厚さの測定が行われるという同じ利点が与えられる。図６から９による実施例では、プローブ・ユニット２５は、センサ要素、例えば層の厚さの電磁誘導測定のために設けられたカップ芯上のコイルを備えた基本の測定ヘッド２６を備えている。さらに、他の測定ヘッド２７は、例えば、ホール・センサ４８の近くで電場コンセントレータ４７上に設けられた、永久磁石４６を備えた直流電場法により層１２、１４の厚さを測定するためのセンサ要素を含んでいる。このホール・センサ４８は、接触球状キャップ４９の直ぐ後方にある。

測定プローブ１１のハウジング２２と共にプローブ・ユニット２５を確実に取り外すために、支持プレート２４に留め具具５２が設けられ、その留め具は、ハウジング２２の持ち上げ動作ではショルダ５３に衝合する。このように、１つまたは複数の測定ヘッドと物体１６の間で作用する磁力を必要に応じて克服することができ、取付けサスペンション３０に過度の負荷を加えることを避けることができる。

図１０ａおよびｂには、特に２点支持を備えた測定プローブ１１に使用される、プローブ・ユニット２５の取付けサスペンション３０の別の代替実施形態が示されている。この２点支持は、支持デバイス２４上に配置された、２つの測定ヘッド２６、２７によって形成される。支持デバイス２４は、相互に平行および所定距離を離間した少なくとも１つ、好ましくは２つのばね要素３１によって、結合要素６１に連結されており、ばね要素３１および結合要素６１は、測定ヘッド２６、２７のポール軸線２８、２９と平行に向いている。これらと直角に、少なくとも２つの板状ばね要素３１が設けられており、互いにある距離に配置され、ハウジング２２の一部を構成するハウジング・プレート６３に連結されており、それによって接触動作中、結合要素６１はハウジング・プレート６３に対して平行に変位される、または上下に移動され、板状ばね要素３１は、ハウジング・プレート６３に対して結合要素６１の平行四辺形状の摺動動作を与える。結合要素６１と支持デバイス２４の間に配置されたばね要素３１はその後、支持デバイス２４の回動動作（矢印Ａ参照）を容易にする。この配置および配向は、支持デバイス２４上の補助ポール３３なしで２つの測定ヘッド２６、２７を使用する場合に特に有利である。

図１０ｂの上面図から分かるように、ハウジング・プレート６３に対する結合要素６１の平行四辺形ガイドが、合計で４つの板状ばね要素３１によって作られている。支持デバイス２４、したがってその上に配置された測定ヘッド２６、２７の正確な案内が、先端部の保護のために可能にされる。

図１０ａおよびｂの代替形態である取付けサスペンション３０の実施形態が、図１１ａおよびｂに示されている。プローブ・ユニット２５のこのような代替取付けサスペンション３０は、特に、３点支持の測定プローブ１１に設けられており、支持デバイス２４が２つの測定ヘッド２６、２７および補助ポール３８を備えている。ハウジング・プレート６３内の結合要素６１の配置および受け入れは、図１０ａおよびｂによる実施形態と同じである。しかし、結合要素６１への支持デバイス２４の連結は、これと異なる。支持デバイス２４に垂直に配向されたばね要素３１、または図１０ａおよびｂによるいくつかのばね要素３１の代わりに、本実施形態では、１つまたは複数のばね要素３１は、支持デバイス２４に対して平行に、または結合要素６１と直角に配向されている。

原則的に、ばね要素３１は図３のばね要素３１に対応しているが、ばね要素３１の一部６７を補強するために別の追加の舌金６６が本実施形態では設けられており、それによって接触方向に変位が作り出されるだけでなく、長手軸周りの捩れ、したがって正確な位置での測定ヘッド、２６、２７および補助ポール３８の接触に対する支持デバイス２４の転動動作も同時に作り出される。舌金６６は板状ばね要素３１内に生成されたリセス内に延びている。図１１ａおよびｂに示されたこの取付けサスペンション３０は、２点支持を備えた支持デバイス２４に使用することもできる。

エネルギー供給は、図１０ａおよびｂと、図１１ａおよびｂによる実施形態で生じる可能性があり、それによってこれらは導電性経路またはエッチングされた導電性経路を備えている。

上記プローブ・ユニット２５では、原則的に、全ての測定ヘッドを、単層または多重層／基材組合せにより選択することができる、薄膜層の厚さの触覚測定に使用することもできる。

１１ 測定プローブ； １２、１４ 薄膜層； １６ 物体； １７ 湾曲測定表面；
１９ 接続線； ２０ 評価デバイス； ２２ ハウジング；
２３ 位置決めデバイス； ２４ 支持デバイス； ２５ プローブ・ユニット；
２６、２７ 測定ヘッド； ２８、２９ ポール軸線；
３０ 取付けサスペンション； ３１ ばね要素； ３２ 重心； ３３ 長手軸；
３５ 蓄勢要素； ３６ 接続要素； ３８ 補助ポール； ４６ 永久磁石；
４７ 電場コンセントレータ； ４８ ホール・センサ； ４９ キャップ；
５２ 留め具； ５３ ショルダ； ５６ カルダン・デバイス； ５７ 支持棒；
６１ 結合要素； ６３ ハウジング・プレート； ６６ 舌金。

Claims (20)

1. 物体（１６）の測定表面（１７）に接触する少なくとも１つのセンサ要素を備えた基本の測定ヘッド（２６）と、前記測定ヘッド（２６）が配置され、前記測定ヘッド（２６）をハウジング（２２）内に配置する支持デバイス（２４）とを備え、前記測定ヘッド（２６）は、前記ハウジング（２２）によって少なくとも部分的に囲まれている、物体（１６）の薄膜層の厚さの非破壊測定用測定プローブであって、
   前記基本の測定ヘッド（２６）から空間的に分離された少なくとも１つの付加の測定ヘッド（２７）が、前記支持デバイス（２４）に配置され、
   前記少なくとも１つの付加の測定ヘッド（２７）は、前記基本の測定ヘッド（２６）とは独立して制御できるよう構成され、
   前記ハウジング（２２）と前記支持デバイス（２４）との間に、取付けサスペンション（３０）が設けられており、それによって前記支持デバイス（２４）は、少なくとも１つの自由度で移動可能なように前記ハウジング（２２）に嵌入される、
   ことを特徴とする測定プローブ。
2. 前記測定ヘッド（２６、２７）それぞれはポール軸線（２８、２９）を有し、それらのポール軸線（２８、２９）が、相互に空間を置いて配置され、相互に平行に向けられている、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
3. 前記少なくとも１つの基本の測定ヘッド（２６）には、磁気誘導過程、渦電流法、位相検波過程または磁気直流電流場過程により、層の厚さを測定する少なくとも１つのセンサ要素が決定され、前記少なくとも１つの付加の測定ヘッド（２７）には、磁気誘導過程、渦電流法、位相検波過程または磁気直流電流場過程により、層の厚さを測定する少なくとも１つのセンサ要素が決定される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
4. 少なくとも２つの測定ヘッド（２６、２７）は、前記支持デバイス（２４）上に前後に一列に配置されており、取付けサスペンション（３０）は、前記測定ヘッド（２６、２７）によって形成された２点または多点支持の重心（３２）にて前記支持デバイス（２４）に係合し、前記支持デバイス（２４）は、前記取付けサスペンション（３０）によって、前記ハウジング（２２）に対して変位できるように配置される、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
5. 前記２つの測定ヘッド（２６、２７）および補助ポール（３８）が前記支持デバイス（２４）に設けられており、これらが３点支持を形成し、取付けサスペンション（３０）は、前記３点支持の重心にて前記支持デバイス（２４）に係合され、前記支持デバイス（２４）は、前記取付けサスペンション（３０）によって、前記ハウジング（２２）に対して変位できるように配置される、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
6. 前記物体（１６）に対する前記ハウジング（２２）の接触および向きを定める少なくとも１つの位置決めデバイス（２３）が、前記支持デバイス（２４）を受ける１つのハウジング（２２）に設けられている、ことを特徴とする、請求項４に記載の測定プローブ。
7. 角柱形状の前記少なくとも１つの位置決めデバイス（２３）は、円柱形状の前記物体（１６）の長手方向に対して直角に配向され、
   前記支持デバイス（２４）上に一列に配置された前記少なくとも２つの測定ヘッド（２６、２７）は、前記少なくとも１つの位置決めデバイス（２３）に対して直角に配向された線上に配置され、前記物体（１６）の湾曲測定表面（１７）の測定中に、前記湾曲測定表面（１７）に沿って配向されていることを特徴とする、請求項６に記載の測定プローブ。
8. 前記ハウジング（２２）に前記支持デバイス（２４）を連結する前記取付けサスペンション（３０）は、ばね要素（３１）によって形成され、または、前記支持デバイス（２４）に係合し、反対側では連結要素（３６）によりハウジング（２２）に取り付けられており、相互に隣り合って配置されたいくつかのストリップ状のばね要素（３１）によって形成されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
9. 前記ばね要素（３１）は板ばねのように形成されており、前記測定ヘッド（２６、２７）は、それらのポール軸線（２８、２９）が前記ばね要素（３１）の平面に垂直な状態にされ、いくつかの導電性経路が前記ばね要素（３１）に設けられている、ことを特徴とする、請求項８に記載の測定プローブ。
10. 前記ストリップ状のばね要素（３１）は、隣り合って、相互にある距離に配置されており、前記測定ヘッド（２６、２７）は、それらのポール軸線（２８、２９）が前記ストリップ状のばね要素（３１）の平面に垂直な状態にされている、ことを特徴とする、請求項８に記載の測定プローブ。
11. 前記ストリップ状のばね要素（３１）は、隣り合って、相互にある距離に配置されており、前記支持デバイス（２４）の重心（３２）で前記支持デバイス（２４）に係合する、ことを特徴とする、請求項１０に記載の測定プローブ。
12. 前記ハウジング（２２）に前記支持デバイス（２４）を連結する前記取付けサスペンション（３０）は、カルダン・デバイス（５６）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
13. 前記カルダン・デバイス（５６）は、前記ハウジング（２２）に連結され、前記測定ヘッド（２６、２７）の接触方向に変位可能である支持棒（５７）と、前記支持棒（５７）の自由端に配置され、前記支持デバイス（２４）が取り付けられる１つまたは複数のばね要素（３１）を備える、ことを特徴とする、請求項１２に記載の測定プローブ。
14. 前記１つまたは複数のばね要素（３１）は、前記少なくとも２つの測定ヘッド（２６、２７）の確実な接触のために、前記支持棒（５７）の長手延長線に対して垂直な軸周りに回動可能に前記支持デバイス（２４）が取り付けられることを特徴とする、請求項１３に記載の測定プローブ。
15. 前記ばね要素（３１）は、導電性を持たせてあり、銅ベリリウムで作られていることを特徴とする、請求項１４に記載の測定プローブ。
16. 前記ハウジング（２２）に前記支持デバイス（２４）を連結する前記取付けサスペンション（３０）は、前記支持デバイス（２４）と結合要素（６１）の間に少なくとも１つのばね要素（３１）によって形成されており、前記結合要素（６１）は前記支持デバイス（２４）に対して垂直に配向され、少なくとも２つのばね要素（３１）は、前記ハウジング（２２）またはハウジング・プレート（６３）に対して変位できるように前記結合要素（６１）を担持するために、互いに平行にかつ相互にある距離で配置される、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
17. 前記支持デバイス（２４）と前記結合要素（６１）の間の前記少なくとも１つのばね要素（３１）は、前記支持デバイス（２４）に対して、直角にまたは平行に向けられ、取り付けられている、ことを特徴とする、請求項１６に記載の測定プローブ。
18. 前記支持デバイス（２４）は、前記ハウジング（２０）に取外し可能に嵌入することができ、前記ばね要素（３１）上には、導電経路が配置され、信号線が前記ばね要素（３１）まで案内されていることを特徴とする、請求項８に記載の測定プローブ。
19. 前記少なくとも２つの測定ヘッド（２６、２７）は、前記物体（１６）の前記測定表面（１７）に対する接触位置を維持しながら、順次制御されることを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。
20. 留め具（５２）が、前記支持デバイス（２４）に形成されており、前記留め具（５２）は、前記留め具（５２）を受け止めるための前記ハウジング（２２）のショルダ（５３）に衝合し、前記ハウジング（２２）が前記測定表面（１７）から持ち上げられ得る、ことを特徴とする、請求項１に記載の測定プローブ。

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