JPH02129509A - 表面粗さ計のノーズピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 現在、工業製品の高度複雑化及び軽薄短小化等に伴なっ
て、素材及び半完成品等をより精密に測定する技術が求
められている。

この発明は、円柱、円筒等の回転体の円周方向の表面粗
さ及び球体の表面粗さを計るために、被測定物の被測定
部位に対してその被測定部位の近傍を基準の位置とさせ
得る表面粗さ計のノーズピースに関する。

［従来の技術］ 円柱、円筒等の回転体の円周方向の表面粗さを計る際に
用いる表面粗さ計のノーズピース１ｂは従来、第１３図
に示すように、通常の平面の表面粗さを計るためのもの
と同じ構成であった。つまり、被測定物の被測定部位近
傍に当接するスキッド５ｂ、６ｂを保持する先端部分７
ｂは、表面粗さ計の触針を覆って保護する保護部１２ｂ
に固定されており、表面粗さ計への取付は部分４ｂと固
定的な相対位置関係にあった。

又、球の表面粗さを計る際に用いる表面粗さ計のノーズ
ピースＩＣとして、第１５図に示すように、被測定物で
ある球体４８ｃと当接するスキッド５ｃ、６ｃが球体４
８ｃとほぼ接線方向で当接するように、当接する面が球
体の接線方向に形成されたものが考えられる。しかし、
表面粗さ計のノーズピースＩＣは、表面粗さ計のノーズ
ピース１ｂと同様に、スキッド５ｃ、６ｃを保持する先
端部分７ｃと表面粗さ計への取付は部分４Ｃとが固定的
な相対位置関係にあった。

［発明が解決しようとする課題］ 第１４図に示すように被測定物である回転体２４ｂの円
周方向の表面粗さの測定は、通常、回転体２４ｂを軸方
向が互に平行な二つのローラに支持させ、ノーズピース
１ｂを取付けた表面粗さ計の検出アームｌｌｂの先端接
触部２６ｂを回転体２４ｂに接触状態としてから、ロー
ラ３２ｂを回転して回転体２４ｂを円周方向に回転駆動
させることで行なっている。

ところで、回転体２４ｂの求める表面粗さの数値レベル
に比べて、回転体２４ｂを回転駆動するローラの断面形
状は真円とは言えず、又ローラは真円状態で回転するよ
うに枢支されてはいない。

同様に、回転体２４ｂそのものも求める表面粗さの数値
レベルに比べて、断面形状が真円と言い難い。従って、
これらの理由により回転体２４ｂが回転駆動されている
際に、例えばローラ３２ｂが、スキッド５ｂ、６ｂが回
転体２４ｂに同じ抑圧程度で当接している初期の状態の
回転軸４８ｂに対し揺動が生じて傾いた軸４９ｂを中心
に回転して、回転軸４９ｂにほぼ平行な回転軸５０ｂを
中心に回転体２４ｂが回転駆動されると、初期の回転軸
４８ｂに垂直方向に突出しているスキッド５ｂ。

６ｂのうち、スキッド５ｂは回転体２４ｂから離れスキ
ッド６ｂのみが回転体２４ｂに当接した状態となる。こ
の状態で表面粗さの測定、つまり表面粗さ計の検出アー
ムｌｌｂの先端接触部２６ｂの上下動の測定は、回転体
２４ｂの表面粗さに関わる上下位置の差に加えて、回転
体２４ｂのスキッド６ｂの当接部位に対する先端触針部
２６の当接部位の位置高さの量を測定するために、誤差
を伴なうという問題がある。殊に、実際上この誤差は求
める表面粗さの量より数値オーダーが大きく、問題は極
めて深刻であった。

又、球体４８ｃを軸方向が互に平行であるローラに支持
させて、ローラを回転することで球体４８ｃを回転駆動
させて行なう球体４８ｃの表面粗さの測定においても、
表面粗さ計本体への取付は部分４ｃとスキッド５ｃ、６
ｃを保持する先端部分７Ｃとは相対位置が一定であるこ
とより、上述したと同様な問題が生じることがある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、回
転体の円周方向の表面粗さ及び球体の表面粗さを測定す
る際に、表面粗さ計の触針にとって基準の位置が常に被
測定物に対して相対して追従でき、従って被測定物が回
転時に揺動を生じてもこの揺動によって測定誤差が生じ
ることのない表面粗さ計のノーズピースを提供するもの
である。

［課題を解決するための手段］ この発明は、表面粗さ計本体への取付は部分と被測定物
と当接するスキッドが保持される先端部分の間に触針の
突出する方向を軸として前記二つの部分が互に揺動可能
とする可動手段を設けてなる表面粗さ計のノーズピース
である。

その詳細な構成は、先端に表面粗さ検出のための接触部
が設けられ、且つ表面粗さ計本体の前面から突出した状
態で表面粗さ計本体に配設された検出アームを、前記前
面に脱着可能に付設されることによって覆い保護するも
のであって、先端部分に、上記検出アームを被測定物に
接触状態で配置した際に検出アームの上記突出方向と直
交する方向で検出アームの先端接触部を挟んだ状態で一
組のスキッドが保持され、且つ、上記スキッドを保持す
る先端部分と、表面粗さ計本体への取付は部分との間に
、その取付は部分に対して先端部分が検出アームの突　
出する方向を軸として揺動可能とさせ得る可動手段が介
在されてなる表面粗さ計のノーズピースである。

尚、揺動可能とさせ得る可動手段とは具体的に、一つに
は表面粗さ計本体への取付は部分と先端部分との間に板
バネを介在させる構成であり、二つには前記二つの部分
の一方にリング状のベアリングを、他方にそのベアリン
グを枢支する枢支部材をそれぞれ設けてなる構成である
。

更に、この発明の表面粗さ計のノーズピースを用いて回
転体の円周方向の表面粗さを計る際に、回転体を円周方
向に回転駆動する手段として、円柱、円筒等の回転体の
円周方向の表面粗さを計測するために、その回転体を支
持して回転駆動する被粗さ測定物の回転駆動装置であっ
て、軸方向が互に平行に配置され、前記回転体を載置支
持する二つのローラと、回転駆動モータと、その回転駆
動モータから回転駆動力を受けて回転し、且つ前記二つ
のローラところがり接触して摩擦伝動によって回転力を
伝え得る回転盤とを備え、加えて、上記回転盤の近傍に
、回転盤が二つのローラにころがり接触するための接触
押圧力を調整し得る手段を設けてなる被粗さ測定物の回
転駆動装置が挙げられる。

又、この発明の表面粗さ計のノーズピースを用いて球体
の表面粗さを計る際に、球体を回転駆動する手段として
、球体の表面粗さを計測するために、球体を支持して回
転駆動する回転駆動する球体の回転駆動装置であって、
軸方向が互に平行に配置され、球体を載置支持する二つ
のローラと、回転駆動モータを有し、前記二つのローラ
を同じ方向かつ同じ周速度で回転駆動する回転駆動手段
とを備え、上記二つのローラのいずれか一方に球体を支
持するための括れ部が形成され、加えてその括れ部を構
成するローラの軸方向に対向する二つの面は中心が括れ
部のあるローラの軸線上に位置し且つ径が括れ部のある
ローラの径と同じである球の部分曲面である球体の回転
駆動装置が挙げられる。

［作用］ 被測定物である回転体もしくは球体が揺動すると、スキ
ッドが保持されている先端部分は被測定物の揺動に伴な
う押圧力によって表面粗さ計本体への取付は部分に対し
て揺動し、二つのスキッドは被測定部位の近傍に追従当
接を続ける。

［実施例］ この発明を、第１〜１２図に示す実施例に基づき詳述す
る。しかし、この実施例によってこの発明が限定される
ものではない。

表面粗さ計のノーズピース１は第１図に示すように、表
面粗さ計２の前面３への取付は部分となるマウント部材
４と、スキッド５．６と、先端部分であってスキッド５
．６を並列状態で保持するホルダ７と、マウント部材４
とホルダ７との間に介在されてマウント部材４に対して
ホルダ７が揺動することを可能にする可動手段８が備え
られている。

マウント部材４には、マウント部材４を表面粗さ計２に
固定するためのビス９が通る通孔１０と、表面粗さ計２
の検出アーム１１を覆って保護し得る保護部１２が設け
られている。

可動手段８は、保護部１２の先端部分に取付は固定され
、且つホルダ７の揺動を支持する支持部材１３と、板バ
ネ１４と、板バネ１４を支持部材１３の支持部１５に取
付けるためのメネジ部１６、押え板１７及びビス１８と
、板バネ１４をホルダ７に取付けるためのメネジ部１９
、押え板２０及びビス２１とから構成されている。尚、
可動手段８にはマウント部材４に対するホルダ７の揺動
の範囲を規制するための規制体２２が保護部１２の先端
両側部に設けられている。又、符号２８は、ビス２１を
メネジ部１９に螺合する際にねじ回しの先端作用部が通
る通孔である。

以下において、表面粗さ計のノーズピース１の使用を説
明する。

回転体である丸棒２４の円周方向の表面粗さを測定する
際は、まず表面粗さ計のノーズピース１を表面粗さ計２
に取付けてビス９で固定すると共に、丸棒２４を回転駆
動装置２５に載置し、その状態の丸棒２４に検出アーム
１１の先端接触部２６が接触状態となるように表面粗さ
計２を配置する（第２〜４図を参照）。この時、スキッ
ド５゜６は丸棒２４の被測定部位を挟んで丸棒２４に当
接している。

尚、回転駆動装置２５は第２及び４図に示すように、底
板５７と、背板２７及び軸支板２８゜２９によってなる
フレーム３０に二つのローラ３１．３２が互に平行で回
転可能に配設されている。又、回転駆動装置２５は、出
力モータ３３、減速器３４及びタコメータ３５を有して
なる回転駆動モータ３６と、回転駆動モータ３６の回転
駆動力を回転駆動モータ３６の駆動軸４１からころがり
接触して摩擦伝動によってローラ３１．　３２に伝え得
る回転盤３７と、底板５７に設けられたメネジ孔３８、
メネジ孔３８に螺合する調節ビス３９、回転駆動モータ
３６と一体化し、且つビス３９に下方から押圧されて回
転駆動モータ３６の高さ位置を決め得るブラケット４０
から構成され、回転盤３７が二つのローラ３１，３２に
ころがり接触するための接触押圧力を調整し得る手段と
が備えられている。符号４２は、回転駆動モータ３６と
ブラケット４０を一体に保つためのビスである。又、符
号４３は、高さ位置の決められたブラケット４０をその
高さ位置で固定するためのビスである。

加えて、回転駆動装置２５では、ローラ３２に括れ部４
４が形成されている。括れ部４４は、中心がローラ３２
の軸線上に位置し且つローラ３２の径と同じである球の
部分曲面４５．４６を備えて形成されている。

コネクタ４７を介して、回転駆動モータ３６に電源及び
制御装置（共に図示省略）を接続し、回転駆動モータ３
６を出力させる。回転駆動モータ３６が回転すると、回
転駆動力は駆動軸４１から回転盤３７を経てローラ３１
，３２に伝動される。

ローラ３１，３２の回転によって丸棒２４が回転駆動さ
れ、丸棒２４が表面粗さ計２の検出アーム１１の先端接
触部２６に接触した状態で円周方向に回転され、丸棒２
４の円周面の表面粗さが測定される。この測定の際に、
ローラ３１，３２の断面形状が実質的に真円形状でない
、ローラ３１゜３２が実質的に真円状で回転しない、或
いは丸棒２４の断面形状が実質的に真円形状でない場合
等があると、丸棒２４が前述した初期の状態に対して回
転軸方向で首振り状の揺動が発生する。この揺動が、例
えば第３図において丸棒２４の左側が下がり右側が上が
るという揺動である場合、丸棒２４はスキッド５から離
れ且つスキッド６をより強く押圧しようとする。しかし
、スキッド６をほぼ上方に押圧する丸棒２４からの押圧
力は板バネ１４の弾性力に抗して支持部材１３の支持部
１５を中心にホルダ７を第３図において反時計方向に回
転させる。ホルダ７が第３図において反時計方向に回転
すると、ホルダ７に保持されているスキッド５も同様に
第３図において支持部１５を中心に反時計方向に回転し
て、スキッド５は丸棒２４への当接状態を保ち続ける。

従って、丸棒２４が揺動してもスキッド５．６は丸棒２
４の被測定部位を挟んだ状態で追従当接を続ける。よっ
て、スキッド５．６は、検出アーム１１の先端接触部２
６が丸棒２４に対して実質的に一定の相対位置を保つよ
うに作用するから、先端接触部２６は丸棒２４の表面粗
さのみを測定する。測定された表面粗さの値は表面粗さ
計２本体内の差動トランス等（図示省略）によって電気
量に変換されて表示側に出力される。

上述した丸棒２４の揺動は第３図において丸棒２４の左
側が下がり、右側が上がるという場合であるが、丸棒２
４が第３図において左側が上がり右側が下がる場合であ
ってもスキッド５が丸棒２４に押圧されてホルダ７が支
持部材１３の支持部１５を中心に時計方向に回転し、ス
キッド５゜６は丸棒２４の被測定部位を挟んだ状態で追
従当接を続ける。

つまり、被測定物である丸棒２４がほぼ等しい押圧力で
スキッド５．６に当接されている初期の状態に対して回
転軸方向で揺動を発生しても、検出アーム１１の先端接
触部２６が丸棒２４に対して実質的に一定の相対位置を
保つから、先端接触部２６は丸棒２４の表面粗さだけを
測定し、丸棒２４の揺動による誤差を含んで測定するこ
とはない。

以下において、第５〜７図に基づき球４８の表面粗さの
測定を説明する。球４８を、回転駆動装置２５のローラ
３１とローラ３２の括れ部４４に載置する。次に、コネ
クタ４７を介して電力を回転駆動モータ３６に供給する
と、回転駆動モータ３６は回転し駆動軸４１は回転盤３
７を介してローラ３１，３２を共に等しい周速度で回転
させる。

ここで、球４８は、ローラ３１に支持されている部位、
つまり球４８の中心を通る円の断面円状部分が、ローラ
３１の回転の周速と同じ周速で回転駆動される。一方、
ローラ３１に支持されている部位、つまり括れ部４４の
部分曲面４５．４６上の当接部位は、この部位と球４８
の回転軸（ローラ３１，３２の軸と平行な軸）とを結ぶ
距離を半径とする円状に、ローラ３２の周速度に対して
球４８を支持する部分曲面４５．４６上の部位に対応す
る周速度で回転駆動される。つまり、ローラ３１．３２
の相等しい周速度を７１球４８の半径をＲとすると、球
４８はローラ３１によって角速度Ｖ／Ｒで回転駆動され
る。他方、球４８の回転軸と、球４８の中心と括れ部４
４の部分曲面４５゜４６との接点を結ぶ線分（法線）と
のなす角をθとすると、球４８は、ローラ３２によって
、球４８の回転軸を回転軸として半径がＲｓｉｎθとな
る円状部分で、Ｖ　ｓｉｎθの周速度で回転駆動される
。この周速度を角速度ωに変換すると、Ｖｓｉｎθ＝ω
・Ｒ−ｓｉｎθであることより、ω＝Ｖ／Ｒが得られる
。以上より、球４８はローラ３１の接触支持部分、及び
ローラ３２の括れ部４４において共に等しい角速度で回
転駆動されるから、球４８は安定に回転する。

上記の球４８の回転時において、球４８に例えば括れ部
４４の部分曲面４５の接触支持部位を中心に揺動が生じ
ようとすると、上述した丸棒２４の回転時の揺動と同時
に、球４８の揺動しようとする力がスキッド６を押圧し
、このスキッド６の押圧によってホルダ７は第６図にお
いて支持部１５を中心に反時計方向に回転され、このホ
ルダ７の回転によってスキッド５は球４８方向に押圧さ
れ球４８に追従して当接を続ける。球４８に括れ部４４
の部分曲面４６の接触支持部位を中心に揺動が生じよう
とすると、可動手段８の同様の作用によってスキッド６
も球４８に追従して当接を続ける。従って、球４８が初
期の状態に対して回転軸方向で揺動を発生しても検出ア
ーム１１の先端接触部２６が球４８に対して実質的に一
定の相対位置を保つから、先端接触部２６は球４８の表
面粗さのみを測定し、球４８の揺動による誤差を含んで
測定することはない。

第８〜１２図に基づき、この発明の他の実施例を説明す
る。表面粗さ計のノーズピース１ａは第８図に示すよう
に、表面粗さ計２の前面３への取付は部分となるマウン
ト部材４ａと、スキッド５ａ、６ａと、先端部分であっ
てスキッド５ａ。

６ａを並列状態で保持するホルダ７ａと、マウント部材
４ａとホルダ７ａとの間に介在されてマウント部材４ａ
に対してホルダ７ａが揺動することを可能にする可動手
段８ａが備えられている。

マウント部材４ａには、マウント部材４ａを表面粗さ計
２に固定するためのビス９が通る通孔１０ａと、表面粗
さ計２の検出アーム１１を覆って保持し得る保護部１２
ａが設けられている。

可動手段８ａは、マウント部材４ａの保護部１２ａの先
端部分に取付は固定され、ホルダ７ａの揺動を支持する
支持部材１３ａと、ベアリング４９ａ、５０ａと、支持
部材１３ａに取付は固定されベアリング４９ａ、５０ａ
を嵌合保持する保持部材５１ａと、ホルダ７ａに螺合取
付けされ、ベアリング４９ａ、５０ａを枢支し得る枢支
部材５２ａとから主に構成される。可動手段８ａは、ビ
ス１８ａによって支持部材１３ａに取付は固定し、ベア
リング４９ａ、５０ａを互に対向する方向から保持部材
５１ａの通孔５３ａに嵌合し、ベアリング５０ａにワッ
シャ５４ａを接触させた状態で保持部材５１ａをホルダ
７ａの切欠き５５ａに嵌合し、枢支部材５２ａをベアリ
ング４９ａ。

５０ａ及びホルダ７ａの孔５６ａに挿通しホルダ７ａに
螺合取付けすることによって、組立てられる。

以下において、表面粗さ計のノーズピース１ａの使用を
説明する。回転体である丸棒２４の円周方向の表面粗さ
を測定する際は、まず表面粗さ計のノーズピース１ａを
表面粗さ計２に取付けてビス９で固定すると共に、丸棒
２４を回転駆動装置２５に載置し、その状態の丸棒２４
に検出アーム１１の先端接触部２６が接触状態となるよ
うに表面粗さ計２を配置する（第９〜１０図を参照）。

この時、スキッド５ａ、６ａは丸棒２４の被測定部位を
挟んで丸棒２４に当接している。ここで、コネクタ４７
を介して回転駆動モータ３６に電力を供給し回転駆動装
置２５を作動させると、ローラ３１，３２に駆動されて
丸棒２４は軸を回転軸として円周方向に回転する。この
回転によって、丸棒２４の円周面の表面粗さが測定され
得る。この測定の際に、前記の実施例と同様に丸棒２４
に揺動が生じようとすると、スキッド５ａ、６ａのうち
丸棒２４からより強く押圧される側からの力によって枢
支部材５２ａを中心にホルダ７ａがその押圧力の作用し
ない側のスキッドが丸棒２４に向うように回転する。従
って、スキッド５ａ。

６ａは丸棒２４の被測定部位を挟んだ状態で追従当接を
続ける。よって、スキッド５ａ、６ａは検出アーム１１
の先端接触部２６が丸棒２４に対して実質的に一定の相
対位置を保つように作用するから、先端接触部２６は丸
棒２４の表面粗さのみを測定し、丸棒２４の揺動による
誤差を含んで測定することはない。

第１２図に、表面粗さ計のノーズピース１ａを用いて球
４８の表面粗さを測定する場合を示す。

回転駆動装置２５によって球４８が回転されている際、
球４８がローラ３２の括れ部４４の部分曲面４５もしく
は４６上の当接部位を中心に回転して揺動すると、可動
手段８が作用してスキッド５ａ、６ａは球４８に追従当
接を続け、結果的に検出アーム１１の先端接触部２６は
球４８に対して実質的に一定の相対位置を保ち続ける。

従って、先端接触部２６は球４８の表面粗さのみを測定
し、球の揺動による誤差を含んで測定しない。

［発明の効果］ この発明は、表面粗さ計本体への取付は部分と、被測定
物と触針との相対位置とを保たせるためのスキッドを保
持している先端部分との間に、触針の突出する方向を軸
としてそれら二つの部分が相対的に揺動可能とさせ得る
可動手段を介在して構成されたことにより、被測定物が
測定のための回転時に揺動が生じても先端部分は被測定
物に実質的に一定の相対位置を保ち続は触針が被測定物
の揺動による誤差を含まずに表面粗さのみを測定させ得
る表面粗さ計のノーズピースである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の分解斜視図、第２図はこ
の実施例を用いて丸棒の表面粗さを測定する際の斜視図
、第３図は第２図の要部Ｉ−Ｉ矢視図、第４図は一部切
欠きを含むｎ−ｎ矢視図、第５図はこの実施例を用いて
球の表面粗さを測定する際の第２図相当図、第６図はこ
の実施例を用いて球の表面粗さを測定する際の第３図相
当図、第７図は第６図のｍ−ｍ断面図、第８図はこの発
明の他の実施例の第１図相当図、第９図は他の実施例に
関わる第２図相当図、第１０図は他の実施例に関わる第
３図相当図、第１１図は第１０図のｒＶ−ＩＶ断面図、
第１２図は他の実施例に関わる第５図相当図、第１３図
は従来例の第１図相当図、第１４図は従来例に関わる第
３図相当図、第１５図は他の従来例の斜視図である。 １・・・表面粗さ計のノーズピース、 ２・・・表面粗さ計、　　３・・・表面粗さ計部面、４
・・・マウント部材（表面粗さ計への取付は部分）、５
．６・・・スキッド、　７・・・ホルダ（先端部分）、
８・・・可動手段、　　　１１・・・検出アーム、１３
・・・支持部材、　　１４・・・板バネ、１５・・・支
持部、　　　１７．２０・・・押え板、１８．２１・・
・ビス、　２４・・・丸棒（被測定物）、２５・・・回
転駆動装置、 ３１．３２・・・ローラ、 ３７・・・回転盤、 ３９・・・ビス、 ４４・・・括れ部、 ４８・・・球、 ４９ａ、５０ａ・・・ベア ５１ａ・・・保持部材、 ５３ａ・・・通孔。 ２６・・・先端接触部、 ３６・・・回転駆動モータ、 ３８・・・メネジ孔、 ４０・・・ブラケット、 ４５．４６・・・球の部分曲面、 リング、 ５２ａ・・・枢支部材、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端に表面粗さ検出のための接触部が設けられ、且
   つ表面粗さ計本体の前面から突出した状態で表面粗さ計
   本体に配設された検出アームを、前記前面に脱着可能に
   付設されることによって覆い保護するものであって、 先端部分に、上記検出アームを被測定物に接触状態で配
   置した際に検出アームの上記突出方向と直交する方向で
   検出アームの先端接触部を挟んだ状態で一組のスキッド
   が保持され、 且つ、上記スキッドを保持する先端部分と、表面粗さ計
   本体への取付け部分との間に、その取付け部分に対して
   先端部分が検出アームの突出する方向を軸として揺動可
   能とさせ得る可動手段が介在されてなる表面粗さ計のノ
   ーズピース。