JPH05187869A - 表面形状及び摩擦力分布測定装置 - Google Patents
表面形状及び摩擦力分布測定装置Info
- Publication number
- JPH05187869A JPH05187869A JP540992A JP540992A JPH05187869A JP H05187869 A JPH05187869 A JP H05187869A JP 540992 A JP540992 A JP 540992A JP 540992 A JP540992 A JP 540992A JP H05187869 A JPH05187869 A JP H05187869A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frictional force
- measured
- leaf spring
- force distribution
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】マイクロマシン等に使用される微小摺動部品の
微視的な摩擦力分布をその形状と同時に測定する表面形
状及び摩擦力分布測定装置に於いて、摩擦力の発生と共
に触針の先端の位置が変化することによるレーザ光軸の
交差位置のズレと、触針が傾くことによるレーザ光反射
点の高さの変化の二種の誤差を、簡便な構造にして解消
し、高い測定精度が得られるものとする。 【構成】板バネ２の先端に固着した触針１を被測定物表
面αにて接触摺動させ、板バネ２の撓み角及び捻れ角よ
り被測定物表面αの形状及び摩擦力分布を測定する表面
形状及び摩擦力分布測定装置に於いて、被測定物表面α
と触針１間との摩擦力によって生じる板バネ２の被測定
物表面αに対する相対捻れ角を零にする様、板バネ２の
基部に捻りアクチュエータ６を備えたことを特徴とす
る。
微視的な摩擦力分布をその形状と同時に測定する表面形
状及び摩擦力分布測定装置に於いて、摩擦力の発生と共
に触針の先端の位置が変化することによるレーザ光軸の
交差位置のズレと、触針が傾くことによるレーザ光反射
点の高さの変化の二種の誤差を、簡便な構造にして解消
し、高い測定精度が得られるものとする。 【構成】板バネ２の先端に固着した触針１を被測定物表
面αにて接触摺動させ、板バネ２の撓み角及び捻れ角よ
り被測定物表面αの形状及び摩擦力分布を測定する表面
形状及び摩擦力分布測定装置に於いて、被測定物表面α
と触針１間との摩擦力によって生じる板バネ２の被測定
物表面αに対する相対捻れ角を零にする様、板バネ２の
基部に捻りアクチュエータ６を備えたことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロマシン等に使
用される微小摺動部品の微視的な摩擦力分布をその形状
と同時に測定する表面形状及び摩擦力分布測定装置に関
する。
用される微小摺動部品の微視的な摩擦力分布をその形状
と同時に測定する表面形状及び摩擦力分布測定装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロマシンの構成部品に代表
される様に、微小な摺動部品が出現しているが、当該微
小摺動部品の滑り面の対摩耗性の向上のためには表面の
摩擦特性を知ることが重要である。よって、微小摺動部
品の摩擦力分布を微視的に測定する必要がある。
される様に、微小な摺動部品が出現しているが、当該微
小摺動部品の滑り面の対摩耗性の向上のためには表面の
摩擦特性を知ることが重要である。よって、微小摺動部
品の摩擦力分布を微視的に測定する必要がある。
【０００３】この種、従来の表面形状及び摩擦力分布測
定装置として、図２の構成斜視図に示す様な板バネの先
端部位に触針を固着し、当該触針を被測定物表面に接触
させつつ滑動せしめ、前記板バネの撓み角と捻れ角とを
検出することにより前記被測定物の形状及び摩擦力分布
を同時に測定する装置が既知となっている。
定装置として、図２の構成斜視図に示す様な板バネの先
端部位に触針を固着し、当該触針を被測定物表面に接触
させつつ滑動せしめ、前記板バネの撓み角と捻れ角とを
検出することにより前記被測定物の形状及び摩擦力分布
を同時に測定する装置が既知となっている。
【０００４】図中、１は触針、２は板バネ、３は板バネ
固定部、αは被測定物表面、４はレーザ発生器、５は四
分割の検出部５ａをもつ光検出器である。触針１は板バ
ネ２の先端部位に下向固着され、当該板バネ２は板バネ
固定部３にて基端２ａを固定されている。レーザ発生器
４からのレーザ光βは前記板バネ２の先端上面に照射さ
れ、その反射光β’は光検出器５の検出部５ａにて検出
される。
固定部、αは被測定物表面、４はレーザ発生器、５は四
分割の検出部５ａをもつ光検出器である。触針１は板バ
ネ２の先端部位に下向固着され、当該板バネ２は板バネ
固定部３にて基端２ａを固定されている。レーザ発生器
４からのレーザ光βは前記板バネ２の先端上面に照射さ
れ、その反射光β’は光検出器５の検出部５ａにて検出
される。
【０００５】従来の表面形状及び摩擦力分布測定装置の
測定方法を説明する。前記触針１を被測定物表面αに接
触し、当該被測定物表面αを図中白抜き矢印の方向へ移
動すると、前記板バネ２は前記触針１と被測定物表面α
間に作用する摩擦力によって捻られる。亦、前記被測定
物表面αに凸凹が存在すると、当該凸凹に応じて前記板
バネ２の撓み角が変化する。
測定方法を説明する。前記触針１を被測定物表面αに接
触し、当該被測定物表面αを図中白抜き矢印の方向へ移
動すると、前記板バネ２は前記触針１と被測定物表面α
間に作用する摩擦力によって捻られる。亦、前記被測定
物表面αに凸凹が存在すると、当該凸凹に応じて前記板
バネ２の撓み角が変化する。
【０００６】図３は前記板バネ２の捻れによってレーザ
光βの反射角が変化する様子を示す。触針１に生じた前
記被測定物表面αとの間の摩擦力のモーメントにより前
記板バネ２は仮想線で示すように捻れ、レーザ光βの反
射光β’は仮想線で示す反射光β”へと傾くが、その方
向は前記板バネ２の捻れ軸と直角の平面内にある。
光βの反射角が変化する様子を示す。触針１に生じた前
記被測定物表面αとの間の摩擦力のモーメントにより前
記板バネ２は仮想線で示すように捻れ、レーザ光βの反
射光β’は仮想線で示す反射光β”へと傾くが、その方
向は前記板バネ２の捻れ軸と直角の平面内にある。
【０００７】図４は前記板バネ２の撓みによってレーザ
光βの反射光β′の反射角θが変化する様子を示す。触
針１が被測定物表面αの谷にある場合（ａ）と山にある
場合（ｂ）では、前記板バネ２の撓み角γが変化する
が、当該変化は前記板バネ２の主軸（捻れ軸）を含む平
面内にあり、反射光β’の変化を光検出器５の検出部５
ａにて検出することで検知される。
光βの反射光β′の反射角θが変化する様子を示す。触
針１が被測定物表面αの谷にある場合（ａ）と山にある
場合（ｂ）では、前記板バネ２の撓み角γが変化する
が、当該変化は前記板バネ２の主軸（捻れ軸）を含む平
面内にあり、反射光β’の変化を光検出器５の検出部５
ａにて検出することで検知される。
【０００８】尚、前記板バネ２の捻れ平面は捻れ軸と直
交しているから、直交四分割された光検出器５の検出部
５ａによって、板バネ２の撓みと捻れは縦横独立した信
号として取り出せ、被測定物表面αの形状と摩擦力分布
を同時に測定することが出来る。
交しているから、直交四分割された光検出器５の検出部
５ａによって、板バネ２の撓みと捻れは縦横独立した信
号として取り出せ、被測定物表面αの形状と摩擦力分布
を同時に測定することが出来る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
様な従来の表面形状及び摩擦力分布測定装置に於いて
は、被測定物表面αの形状と同時に摩擦力を測定するこ
とは出来るが、図３に示す様に摩擦力の発生と共に触針
１の先端１ａの位置が変化することによるレーザ光β軸
の交差位置のズレ、触針１が傾くことによるレーザ光β
反射点Ｏの高さの変化の二種の誤差が生じる欠点があっ
た。ここに於いて、本発明は、前記従来の課題に鑑み、
触針の正確な位置と、当該触針にかかる連続的な動摩擦
力分布を測定出来る表面形状及び摩擦力分布測定装置を
提供せんとするものである。
様な従来の表面形状及び摩擦力分布測定装置に於いて
は、被測定物表面αの形状と同時に摩擦力を測定するこ
とは出来るが、図３に示す様に摩擦力の発生と共に触針
１の先端１ａの位置が変化することによるレーザ光β軸
の交差位置のズレ、触針１が傾くことによるレーザ光β
反射点Ｏの高さの変化の二種の誤差が生じる欠点があっ
た。ここに於いて、本発明は、前記従来の課題に鑑み、
触針の正確な位置と、当該触針にかかる連続的な動摩擦
力分布を測定出来る表面形状及び摩擦力分布測定装置を
提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。即ち本発明の特徴は、板バネの先端に固着し
た触針を被測定物表面にて接触摺動させ、前記板バネの
撓み角及び捻れ角より前記被測定物表面の形状及び摩擦
力分布を測定する表面形状及び摩擦力分布測定装置に於
いて、前記被測定物表面と触針間との摩擦力によって生
じる前記板バネの前記被測定物表面に対する相対捻れ角
を零に修整自在に、前記板バネの基部に捻りアクチュエ
ータを備えてなる表面形状及び摩擦力分布測定装置であ
る。
明が次の新規な特徴的構成手段を採用することにより達
成される。即ち本発明の特徴は、板バネの先端に固着し
た触針を被測定物表面にて接触摺動させ、前記板バネの
撓み角及び捻れ角より前記被測定物表面の形状及び摩擦
力分布を測定する表面形状及び摩擦力分布測定装置に於
いて、前記被測定物表面と触針間との摩擦力によって生
じる前記板バネの前記被測定物表面に対する相対捻れ角
を零に修整自在に、前記板バネの基部に捻りアクチュエ
ータを備えてなる表面形状及び摩擦力分布測定装置であ
る。
【００１１】
【作用】本発明は前記のような手段を講じたので、触針
を先端部位に固着した板バネの基部に備えられた捻りア
クチュエータが、被測定物表面との摩擦力によって生じ
る板バネの捻れ角を当該被測定物表面に対して零、即ち
触針の被測定物表面上に於ける位置を摩擦力零の位置に
戻す様、前記板バネの基部に逆方向の捻りを与えるの
で、触針の姿勢は常に摩擦力零の状態に保持される。
を先端部位に固着した板バネの基部に備えられた捻りア
クチュエータが、被測定物表面との摩擦力によって生じ
る板バネの捻れ角を当該被測定物表面に対して零、即ち
触針の被測定物表面上に於ける位置を摩擦力零の位置に
戻す様、前記板バネの基部に逆方向の捻りを与えるの
で、触針の姿勢は常に摩擦力零の状態に保持される。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面につき詳説する。図１
は本実施例の構成斜視図である。図中、３’は捻りアク
チュエータ固定部、６は捻りアクチュエータである。
尚、従来と同一部材には同一符号を付してある。
は本実施例の構成斜視図である。図中、３’は捻りアク
チュエータ固定部、６は捻りアクチュエータである。
尚、従来と同一部材には同一符号を付してある。
【００１３】従来の表面形状及び摩擦力分布測定装置同
様、本実施例に於いても触針１は板バネ２の先端部位に
固着されているが、従来は当該板バネ２は板バネ固定部
３に基端２ａ直接固定されていたのに対して、本実施例
では捻りアクチュエータ６の先端部６ａに基端２ａを取
付けられ、当該捻りアクチュエータ６の基端６ｂが捻り
アクチュエータ固定部３’に片持固定されている。当該
捻りアクチュエータ６の捻り運動方向は、図中黒線矢印
に示す如く前記板バネ２の長手方向に対して直交する方
向、即ち板バネ２の捻り方向である。
様、本実施例に於いても触針１は板バネ２の先端部位に
固着されているが、従来は当該板バネ２は板バネ固定部
３に基端２ａ直接固定されていたのに対して、本実施例
では捻りアクチュエータ６の先端部６ａに基端２ａを取
付けられ、当該捻りアクチュエータ６の基端６ｂが捻り
アクチュエータ固定部３’に片持固定されている。当該
捻りアクチュエータ６の捻り運動方向は、図中黒線矢印
に示す如く前記板バネ２の長手方向に対して直交する方
向、即ち板バネ２の捻り方向である。
【００１４】レーザ発生器４からのレーザ光βは板バネ
２の上側先端部位に照射され、当該レーザ光βの反射光
β’は光検出器５の検出部５ａで検出される。触針１を
被測定物表面αに接触させ、当該被測定物表面αを図中
白抜き矢印の方向に移動せしめると前記板バネ２は前記
触針１に作用する摩擦力によって捻られる。亦、前記被
測定物表面α上に凸凹が存在すると、当該凸凹に応じて
前記板バネ２の撓み角も変化する。
２の上側先端部位に照射され、当該レーザ光βの反射光
β’は光検出器５の検出部５ａで検出される。触針１を
被測定物表面αに接触させ、当該被測定物表面αを図中
白抜き矢印の方向に移動せしめると前記板バネ２は前記
触針１に作用する摩擦力によって捻られる。亦、前記被
測定物表面α上に凸凹が存在すると、当該凸凹に応じて
前記板バネ２の撓み角も変化する。
【００１５】前記捻れ角及び撓み角は従来装置と同様直
交四分割された光検出器５の検出部５ａによって検出す
る。前記光検出器５の検出部５ａにて検出された板バネ
２の捻れ角信号を用いて、被測定物表面αと板バネ２の
先端部位に下向固着した触針１との間の摩擦力によって
生じた当該板バネ２の捻れ角を、前記被測定物表面αに
対して零、即ち前記触針１の前記被測定物表面α上に於
ける位置を摩擦力零の位置に戻すよう、捻りアクチュエ
ータ６を回動制御して該板バネ２に前記摩擦力による捻
りとは逆方向の捻りを与える。
交四分割された光検出器５の検出部５ａによって検出す
る。前記光検出器５の検出部５ａにて検出された板バネ
２の捻れ角信号を用いて、被測定物表面αと板バネ２の
先端部位に下向固着した触針１との間の摩擦力によって
生じた当該板バネ２の捻れ角を、前記被測定物表面αに
対して零、即ち前記触針１の前記被測定物表面α上に於
ける位置を摩擦力零の位置に戻すよう、捻りアクチュエ
ータ６を回動制御して該板バネ２に前記摩擦力による捻
りとは逆方向の捻りを与える。
【００１６】これで前記板バネ２の前記摩擦力による捻
りを相殺修整する。よって、前記捻りアクチュエータ６
の捻り角度は、前記被測定物表面αと触針１との間の摩
擦力に比例する。亦、前記触針１の前記被測定物表面α
に対する位置及び姿勢は摩擦力の大小によって変化する
ことがない。
りを相殺修整する。よって、前記捻りアクチュエータ６
の捻り角度は、前記被測定物表面αと触針１との間の摩
擦力に比例する。亦、前記触針１の前記被測定物表面α
に対する位置及び姿勢は摩擦力の大小によって変化する
ことがない。
【００１７】尚、捻りアクチュエータ６は、円筒圧電素
子の円筒軸に対して４５度の角度を持つ交差指電極を形
成することによって簡単な構造で実現出来る（参考文
献：布田，増子，古田，第３回電磁力関連のダイナミッ
クスシンポジウム講演論文集，日本機械学会，電機学
会，１９９１−６，ｐ，１５４）。
子の円筒軸に対して４５度の角度を持つ交差指電極を形
成することによって簡単な構造で実現出来る（参考文
献：布田，増子，古田，第３回電磁力関連のダイナミッ
クスシンポジウム講演論文集，日本機械学会，電機学
会，１９９１−６，ｐ，１５４）。
【００１８】
【発明の効果】かくして本発明によれば、従来の表面形
状及び摩擦分布測定装置に於いて起きた、摩擦力の発生
と共に触針の先端の位置が変化することによるレーザ光
軸の交差位置のズレと、触針が傾くことによるレーザ光
反射点の高さの変化の二種の誤差が生じる欠点が、簡便
な構造にして、前記摩擦力による触針の接触位置誤差と
触針の傾きによるレーザ光反射点高さ誤差を生じない、
高い測定精度が得られる様、改善される等優れた効果を
奏する。
状及び摩擦分布測定装置に於いて起きた、摩擦力の発生
と共に触針の先端の位置が変化することによるレーザ光
軸の交差位置のズレと、触針が傾くことによるレーザ光
反射点の高さの変化の二種の誤差が生じる欠点が、簡便
な構造にして、前記摩擦力による触針の接触位置誤差と
触針の傾きによるレーザ光反射点高さ誤差を生じない、
高い測定精度が得られる様、改善される等優れた効果を
奏する。
【図１】本発明の実施例の表面形状及び摩擦力分布測定
装置の構成斜視図である。
装置の構成斜視図である。
【図２】従来の表面形状及び摩擦力分布測定装置の構成
斜視図である。
斜視図である。
【図３】板バネの捻りによりレーザ光の反射角が変化す
る様子を示す説明図である。
る様子を示す説明図である。
【図４】板バネの撓みによりレーザ光の反射角が変化す
る様子を示す説明図であって、（ａ）は触針が被測定物
表面の谷にある場合、（ｂ）は同・山にある場合であ
る。
る様子を示す説明図であって、（ａ）は触針が被測定物
表面の谷にある場合、（ｂ）は同・山にある場合であ
る。
１…触針 ２…板バネ ２ａ，６ｂ…基端 ３，３’…固定部 α…被測定物表面 ４…レーザ発生器 β…レーザ光 β’，β”…反射光 γ…撓み角 θ…反射角 ５…光検出器 ５ａ…検出部 ６…捻りアクチュエータ Ｏ…反射点
Claims (1)
- 【請求項１】板バネの先端に固着した触針を被測定物表
面にて接触摺動させ、前記板バネの撓み角及び捻れ角よ
り前記被測定物表面の形状及び摩擦力分布を測定する表
面形状及び摩擦力分布測定装置に於いて、前記被測定物
表面と触針間との摩擦力によって生じる前記板バネの前
記被測定物表面に対する相対捻れ角を零に修整自在に、
前記板バネの基部に捻りアクチュエータを備えたことを
特徴とする表面形状及び摩擦力分布測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP540992A JPH05187869A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 表面形状及び摩擦力分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP540992A JPH05187869A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 表面形状及び摩擦力分布測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187869A true JPH05187869A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=11610352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP540992A Pending JPH05187869A (ja) | 1992-01-16 | 1992-01-16 | 表面形状及び摩擦力分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05187869A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160051259A (ko) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 주식회사 대유위니아 | 에어워셔의 수위 감지방법 |
-
1992
- 1992-01-16 JP JP540992A patent/JPH05187869A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160051259A (ko) * | 2014-11-03 | 2016-05-11 | 주식회사 대유위니아 | 에어워셔의 수위 감지방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6633051B1 (en) | Surface sensing device with optical sensor | |
| US5917181A (en) | Profile measuring apparatus | |
| JP2988588B2 (ja) | 位置測定装置 | |
| US6642517B1 (en) | Method and apparatus for atomic force microscopy | |
| JPH03223609A (ja) | タッチプローブ | |
| US6578410B1 (en) | Resistive cantilever spring for probe microscopy | |
| EP0599582B1 (en) | Scanning apparatus linearization and calibration system | |
| US6718821B1 (en) | Laser interferometry force-feedback sensor for an interfacial force microscope | |
| JPH05187869A (ja) | 表面形状及び摩擦力分布測定装置 | |
| CN1177732A (zh) | 利用球形探头的坐标测量装置 | |
| WO2005098869A1 (en) | Scanning probe microscope with integrated calibration | |
| CN1327412C (zh) | 硬磁盘驱动器磁头浮动高度测试仪的校准系统和方法 | |
| JP3261451B2 (ja) | 摩擦力検出用カンチレバー | |
| US5390423A (en) | Analogue probe | |
| JP2000258332A (ja) | 原子間力顕微鏡のための垂直力検出用カンチレバー | |
| JPS62212507A (ja) | レ−ザ干渉計で校正を不要とした触針式表面形状検出器 | |
| Sasaki et al. | Shape of the cantilever deflection for the atomic force microscope in force curve measurements | |
| JPS60186707A (ja) | 表面プロフイ−ルの測定方法 | |
| JP2579726B2 (ja) | 接触式プローブ | |
| JP2000298011A (ja) | 形状測定方法および装置 | |
| JP3883083B2 (ja) | 移動物体の位置及び姿勢検出方法 | |
| JP3093073B2 (ja) | 光コネクタのコア位置測定装置 | |
| Teague et al. | Para‐flex stage for microtopographic mapping | |
| JPH0954102A (ja) | 摩擦力顕微鏡の較正器および較正方法 | |
| JP2734728B2 (ja) | 原子間力、摩擦力測定顕微鏡 |