JPS6310482Y2

JPS6310482Y2 -

Info

Publication number: JPS6310482Y2
Application number: JP1981171657U
Authority: JP
Priority date: 1981-11-18
Filing date: 1981-11-18
Publication date: 1988-03-29
Also published as: JPS5876107U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、被測定物の表面の粗さを触針により
測定する触針式表面粗さ測定器の改良に関する。

機械部品などの被測定物の表面の凸凹状態のう
ち、波長の短い成分である表面粗さを測定する測
定器として触針式表面粗さ測定器が広く用いられ
ている。この触針式表面粗さ測定器は、触針を被
測定面に当接させながら被測定面上を移動させ、
その際の被測定面の表面粗さにより生ずる触針の
変位を電気量に変換し、その電気量を知ることに
より表面粗さを測定するものである。

表面粗さの測定に際しては、被測定物の表面の
微細でない凸凹状態であるいわゆる形状を無視す
ることが望ましい。そのために、可動自在な検出
部を設け、この検出部自体を被測定物の大きな凹
凸状態であるところのいわゆる被測定物の形状に
対応するよう可動させる。そして、検出部には被
測定面に当接しながら被測定面上を移動する被測
定面案内部を設け、この案内部より突出した触針
を用いて、最大高さ、十点平均粗さ、中心線平均
粗さ等の表面粗さを測定するよう構成されてい
る。

これら触針式表面粗さ測定器にあつては、測定
精度の向上化、測定器の小型軽量化に伴い、触針
や触針を支持する測定アームは細く構成され、電
気的検出部も極めて精巧に構成されるようになつ
ている。

しかしながら、このように極めて精巧かつ繊細
に構成された検出部を有する従来の触針式表面粗
さ測定器にあつては、触針が案内部より常に突出
されているため次のような欠点を有していた。す
なわち、被測定物を所定の位置に取り付けたり、
あるいは測定器自身を運搬するときなどに、被測
定物や人体などが触針に接触しやすく、そのため
触針や測定アーム、あるいはその他の内部機構を
破損する等の危険性を有していた。

そこで、使用時には測定器の測定用電源が入れ
られ不使用時には測定用電源が切られることに着
目し、使用時には測定用電源により電磁石を作動
させ、この電磁石により、測定圧加圧用ばねに抗
して前記案内部内に触針を収納させる収納用ばね
から、触針を解放させ、一方不使用時には前記電
磁石が励磁されないので触針は前記収納用ばねに
より前記案内部内に収納されるよう構成された触
針式表面粗さ測定器が本出願人によりすでに提案
されている（実願昭56−9056号）。

しかしながら、このような触針式表面粗さ測定
器にあつては、使用中は常に電磁石が励磁状態に
あるため不経済であるとともに、測定器の検出部
に前記電磁石の発熱による温度上昇を生じさせて
しまい、測定値に誤差を生ずる虞れがあつた。こ
の温度上昇による誤差は、例えばインダクタンス
差動型測定方式を採用した場合には、被測定物の
表面粗さの測定については、表面粗さは短周波の
信号として検出されるため十分無視し得るが、被
測定物の形状（うねり）をも測定する場合には、
形状に基づく検出信号は長周波であるため発熱の
影響を受けやすく温度上昇による誤差は無視でき
ないものとなる。

本考案の目的は、被測定物の設置時や測定器の
運搬時等の不使用時において触針に被測定物や人
体が不用意に接触する虞れがなく、しかも、測定
器の小型軽量化に反せず、また、温度上昇を生ず
ることがなく被測定物の形状（うねり）をも高精
度で測定することのできる触針式表面粗さ測定器
を提供するにある。

そのため、本考案は、保護ケースに被測定物表
面と当接する被測定面案内部を形成し、この被測
定面案内部に触針突出用開口部を形成するととも
に、この触針突出用開口部から突出して被測定物
表面と接する触針を一端に有する揺動体を前記保
護ケース内に揺動自在に支持し、かつ、触針が触
針突出用開口部から突出する方向へ揺動体を付勢
する測定圧加圧用ばねを設け、前記保護ケースの
被測定面内部と被測定物表面とを当接させつつ両
者を相対移動させ、保護ケースに対する触針の変
位量から被測定物の表面粗さを測定する触針式表
面粗さ測定器において、前記揺動体を前記測定圧
加圧用ばねの付勢方向とは反対方向へ直接または
間接的に押圧可能かつ揺動体に対して離隔可能に
前記保護ケース内に移動自在に設けられた永久磁
石よりなる磁石片と、前記保護ケース内に固定さ
れ前記磁石片のＮ極およびＳ極に対向する端面を
有する磁性体と、前記保護ケース内に前記磁石片
のＮ極およびＳ極に対向して配置された一対のコ
イルと、測定時には一対のコイルの磁石片側端面
をＮ極およびＳ極のいずれか一方になるように瞬
時励磁し磁石片を揺動体に対して離隔させるとと
もに、非測定時には一対のコイルの磁石片側端面
をＮ極およびＳ極のいずれか他方になるように瞬
時励磁し磁石片を介して揺動体を測定圧加圧用ば
ねの付勢方向とは反対方向へ押圧させる駆動回路
とからなる収納手段を備えた、ことを特徴とす
る。

非測定時には、一対のコイルの磁石片側端面を
Ｎ極およびＳ極のいずれか他方になるように瞬時
励磁すれば、磁石片が揺動体を加圧用ばねの付勢
方向とは反対方向へ押圧する方向へ移動し、磁性
体に吸着されるので、触針は保護ケース内に収納
された状態に保たれる。従つて、被測定物の設置
時や測定器の運搬時等の不使用時において触針に
被測定物や人体が不用意に接触することがない。

測定時には、一対のコイルの磁石片側端面をＮ
極およびＳ極のいずれか一方になるように瞬時励
磁すれば、磁石片が揺動体に対して離隔する方向
へ移動し磁性体に吸着されるので、触針は加圧用
ばねの付勢力によつて保護ケースの触針突出用開
口部から突出した状態に保たれる。従つて、測定
時にあつても、一対のコイルを瞬時励磁すればよ
いので、温度上昇を生じることなく被測定物の形
状（うねり）をも高精度で測定することができ
る。

しかも、構造的には、磁石片、磁性体および一
対のコイルを保護ケース内に組み込むだけでよい
ので、小型軽量化を維持することができる。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図において、測定器本体１には、検出部２
が可動軸３を介して揺動自在に支持されている。
この可動軸３は、検出部２を被測定物の大きさ、
形状等に対応させる目的で、測定器本体１に対
し、回転方向及び上下方向に位置調整可能とさ
れ、検出部２の揺動支点を含む傾き角度及び回転
方向角度を任意に設定できるようになつている。

検出部２は長方形状の支持体４を有し、この支
持体４の一端は可動軸３に、可動軸３の中心軸方
向に沿つて固定されている。また、支持体４に
は、第１の検出コイル５及び第２の検出コイル６
が埋設され、これらのコイル５，６のリード線７
は可動軸３内を通つて測定器本体１内に導入さ
れ、コイル５，６及び図示しない２個の抵抗によ
りブリツジ回路が構成されている。

支持体４の、第１及び第２の検出コイル５及び
６間の中央には、角棒状の揺動体８が、十字ばね
９を介して揺動自在に取り付けられている。この
揺動体８には、第１の誘電体１０及び第２の誘電
体１１が埋設され、これら第１及び第２の誘電体
１０及び１１は、それぞれ第１及び第２の検出コ
イル５及び６と所定の間隙を有して対峙するよう
構成されている。

揺動体８の一端（図中左端）は、板ばねより成
る測定圧加圧用ばね１５により、図中上方に付勢
され、この加圧用ばね１５は、調整ねじ１６によ
り、そのばね力の大きさが調整できるようになつ
ている。

一方、揺動体８の他端（図中右端）には、棒状
の測定アーム１７が揺動体８の長手方向に沿つて
延びるよう固定されており、この測定アーム１７
は円筒状の保護ケース１８内に揺動可能に収納さ
れている。

保護ケース１８は、支持体４及び揺動体８を収
納する検出部枠体１９を備え、可動軸３を介して
測定器本体１に対して支持体４と一体的に揺動で
きるよう構成されている。

保護ケース１８の先端部側面における図中下方
側には、半球状の被測定面案内部２０が形成され
ている。この案内部２０の中央には、測定アーム
１７の先端部に垂直に固定された触針２１が突出
することのできる触針突出用開口部２２が穿設さ
れている。

また、検出部枠体１９の内壁には、触針２１が
保護ケース１８内に急激に引つ込んで保護ケース
１８と激しくぶつかり破損を招くことを防止する
ためのダンパ機構としてのゴム体２３が設けられ
ている。このゴム体２３は、揺動体８の可動軸３
側の下側面と所定の位置で当接し、測定アーム１
７と保護ケース１８との激突が防止される。

なお、第１図中符号２４は被測定物であり、こ
の被測定物２４はテーブル２５上に載置され、こ
のテーブル２５は第１図中矢印で示される水平方
向に移動可能にされ、このテーブル２５を移動さ
せることにより触針２１と被測定物２４の表面す
なわち被測定面とが相対的に移動できるようにさ
れている。

また、支持体４の、前記揺動体８の一端側の所
定の位置と対応する個所には収納手段としての可
動ピン装置１３が取付けられている。

可動ピン装置１３は、第２図に拡大して示され
るように、円筒状のケース２９を有し、このケー
ス２９内には可動ピン２６がその軸線方向に沿つ
て移動自在に設けられ、この可動ピン２６が図中
下端側に位置されて下端部がケース２９の下端よ
り突出されると揺動体８に当接され、かつ、揺動
体８の一端側を測定圧加圧用ばね１５に抗して押
し下げるようになつている。また、可動ピン２６
はケース２９の両端に設けられたパーマロイ等の
磁性体よりなる第１，第２の軸受２８Ａ，２８Ｂ
によりそれぞれ摺動自在に支持されているととも
に、第１，第２の軸受２８Ａ，２８Ｂにはそれぞ
れ第１，第２のボビン３０Ａ，３０Ｂを介して互
いに逆方向に巻かれたコイルL₁およびL₂がそれ
ぞれ巻設されている。また、前記可動ピン２６の
所定位置には小円盤状の磁石片２７が外嵌固定さ
れており、この磁石片２７はコイルL₁側の端面
がＮ極に、コイルL₂側の端面がＳ極に磁化され
ている永久磁石である。

第３図には、前記可動ピン装置１３の駆動回路
３１が示されている。この図において、電源回路
３２のトランス４０の二次側に接続された整流器
４１には抵抗Ｒ、第１の接点４２、コンデンサ
Ｃ、および並列接続されたコイルL₁，L₂が直列
接続されており、また第２の接点４３が前記コン
デンサＣとコイルL₁，L₂との直列回路に対して
並列接続されている。

測定電源スイツチは、第１のスイツチS₁と第２
のスイツチS₂とを有する多極スイツチであり、こ
れらスイツチS₁，S₂は常に同時に閉成または開成
される。また、前記接点４２，４３は操作回路３
３に直列接続された第２のスイツチS₂と操作スイ
ツチS_wとにより作動するリレーR_yの補助接点で
あり、リレーR_yが励磁されると第１の接点４２
は閉成され第２の接点４３は開成される。

電源回路３２は、測定電源スイツチの第１のス
イツチS₁の閉成により、駆動回路３１の他に、支
持体４の上下動用のモータM₁やテーブル２５の
駆動用のモータM₂等を駆動させる。

次に、本実施例の作用につき説明する。

本実施例を用いて被測定面の粗さを測定する場
合、まず測定器本体１に対し、支持体４の向きを
被測定物２４の大きさ、形状等に合せて所定の向
きに設定しておく。これにより、検出部２は測定
器本体１に設けられた支点を中心として保護ケー
ス側が上下方向のいずれにも回動でき、被測定面
案内部２０が被測定物２４の表面に当接した状態
となる。

この状態で第１，第２のスイツチS₁，S₂を有す
る多極スイツチである測定用電源スイツチを入れ
ると、操作スイツチS_wが閉成されていれば、リ
レーR_yが励磁される。すると、リレーR_yの接点
４２が閉成されるので、コイルL₁，L₂が励磁さ
れ、第１，第２の軸受２８Ａ，２８Ｂのそれぞれ
の磁石片２７に対向する端面がＳ極となり、磁石
片２７は第２の軸受２８Ｂに反発するとともに、
第１の軸受２８Ａに吸収され、可動ピン２６の先
端は揺動体８から離反する。この際、励磁時間は
コンデンサＣの充電時間だけであり、極めて短時
間だけコイルL₁，L₂に電流が流されることにな
るので測定誤差を引起こす発熱は生じない。一
方、コイルL₁，L₂が励磁されなくなつても第１
の軸受２８Ａの磁石片２７側の端面はそのＳ極を
維持するので磁石片２７は軸受２８Ａに吸引され
たままとなり可動ピン２６が落下してしまうこと
はない。

揺動体８から可動ピン２６が離反されると、揺
動体８の一端は測定圧加圧用ばね１５のみにより
付勢されることとなり、揺動体８の他端側に設け
られた触針２１の先端は開口部２２より突出す
る。この際、触針２１には被測定表面の微細な凸
凹状態に対応するために必要な、いわゆる測定圧
が加えられることとなる。

ついで、テーブル２５を第１図中矢印方向例え
ば右方に移動させることにより、被測定面案内部
２０を被測定面に当接させながら面上を移動させ
れば、開口部２２から突出した触針２１の、保護
ケース１８内における変位は、被測定物２４の形
状によるものは無く、表面粗さによるもののみと
なる。

触針２１が変位すると、その変位の大きさに応
じて第１の検出コイル５と第１の誘電体１０との
間隙、第２の検出コイル６と第２の誘電体１１と
の間隙がそれぞれ変化する。これら間隙の変化に
より、第１及び第２の検出コイル５及び６のそれ
ぞれのインダクタンスの変動が生ずる。これらイ
ンダクタンスの変動は、前記ブリツジ回路を介し
て表面粗さの測定値として図示しない測定値表示
装置や記録装置等に出力されることとなる。

また、非測定時すなわち不使用時にあつては、
測定用電源スイツチを切ることにより、操作回路
３３の第２のスイツチS₂は開成されるので、リレ
ーR_yが解磁される。すると、リレーR_yの第１の
接点４２が開成され、第２の接点４３が閉成され
る。したがつて、第１の接点４２は開成されて第
２の接点４３は閉成された状態となり、コンデン
サＣとコイルL₁，L₂は短絡されるので、コンデ
ンサＣは放電し、磁石片２７に対向するコイル
L₁，L₂のそれぞれの端面はＮ極に磁化され、こ
れにより磁石片２７は、磁石片２７および可動ピ
ン２６の自重も手伝つてコイルL₂側に吸収され
る。

磁石片２７がコイルL₂側に吸収されると、可
動ピン２６の先端は図中下方に突出して揺動体８
に当接し、揺動体８の一端側を押下げることとな
る。可動ピン２６に一端側が押下げられた揺動体
８は測定圧加圧用ばね１５に抗して図中反時計方
向に回動され、触針２１は保護ケース１８内に収
納されることとなる。この際、揺動体８の図中左
端の下方には、ダンパとしてのゴム体２３が設け
られているので、測定アーム１７の先端部が保護
ケース１８と激突してしまうということはない。

なお、測定用電源スイツチを入れたまま、つま
りテーブル２５を元に戻す機能を生かしたまま、
触針２１を保護ケース１８内に収納するには、単
に操作スイツチS_wを開成すればよく、再び触針
２１を突出させるには再び操作スイツチS_wを閉
成すればよい。

このような本実施例によれば次のような効果が
ある。

電源が切られている非測定時にあつては、触針
２１が保護ケース１８内に自動的に収納されるの
で、被測定物２４の設置時や測定器の運搬時等に
あつても触針２１に被測定物２４や人体等が不用
意に触れてしまうという恐れが無い。そのため、
触針２１や測定アーム１７、あるいはその他の機
構を破損する危険性が無い。

また、触針２１を保護ケース１８内に収納する
ためには何ら特別の操作を必要とせず、唯単に装
置の電源を切ればよいので極めて便宜であり、触
針２１を収納するのを忘れるという事もないとい
う効果がある。しかも、この効果を阻却すること
なく、必要時にはいつでも他の機能を生かしたま
ま触針２１のみを収納することもできるから、テ
ーブル２５を戻して次の被測定面に触針２１を当
接させるのに極めて便利である。

特に、触針２１の突出あるいは収納は瞬時作動
型のラツチ機構を利用してなされるため、測定装
置において最も避けなければならない発熱現象が
生ぜず、検出部２からの検出出力は高周波のみな
らず低周波においても誤差を生じさせるような影
響を受けない。したがつて、測定値が安定し、信
頼性も増し、被測定面案内部２０を曲率半径の大
きいものに代えて微細でない凸凹状態をも測定で
きるようにすることも可能である。

また、検出部枠体１９にはダンパとしてのゴム
体２３が取り付けられているので、触針２１の収
納の際に測定アーム１７が保護ケース１８に激突
して破損を招くという恐れもない。

さらに、触針２１を収納する機構は、構造も簡
易であり、測定のために本来的に必要な電気を利
用する構成を採つているものであるから、装置全
体の小型化及び軽量化に反することがないという
効果がある。

また、測定圧加圧用ばね１５のばね力は、調整
ねじ１６をドライバー等により調整するだけで容
易に調整できる。したがつて、種々の被測定物２
４の表面状態に応じた測定圧が容易に得られると
いう効果がある。

なお、上述の実施例は、触針２１の変位を電気
量に変換する方式として、いわゆる可動鉄片式と
いわれるものであつたが、それに限らず、例えば
差動トランス式等の他の変換方式を用いたもので
あつてもよい。ただし、差動トランス式を採れ
ば、検出部２の高さが高くなることとなろう。

また、測定圧加圧用ばね１５は板ばねにより構
成されているものとしたが、板ばねに限らずコイ
ルばね、竹の子ばね等の他のばねを用いたもので
あつてもよいし、ゴムチユーブ等の弾性容器に収
納された圧縮空気等による他の付勢機構であつて
もよい。

さらに、測定圧加圧用ばね１５の調整ねじ１６
は必らずしも設ける必要はないが、ねじ１６によ
り所望の測定圧が容易に得られるという効果があ
る。測定圧加圧用ばね１５自体も必らずしも必要
でなく、触針２１やアーム１７等の自重によつて
被測定面に当接するものであつてもよい。

さらに、収納手段は可動ピン装置１３のように
可動ピン２６が往復動するものに限らず、例え
ば、第４図に示される揺動片装置６３のように、
永久磁石より成る揺動磁石片６１が支点６１Ａを
中心として揺動自在に支持され、且前記揺動磁石
片６１の両翼にはそれぞれコイルL₁，L₂が所定
の間隔を設けて対向して配置されているととも
に、これらコイルL₁，L₂はともにパーマロイ等
の磁性体より成るヨーク６２内に設けられてお
り、揺動磁石片６１の図中左端側がヨーク６２に
吸引されている場合は揺動磁石片６１の右端側が
揺動体８に当接してこれを押下げるが、右端側が
ヨーク６２に吸引されている場合には揺動磁石片
６１は揺動体８から完全に離反されるようなもの
であつてもよい。要するに、収納手段は瞬時励磁
のラツチ型機構により構成されていればよい。

また、駆動回路３１等はリレー接点方式のもの
としたが静止型のものであつてもよい。

また、ダンパ機構は、揺動体８と当接する位置
に設けられたものに限らず、測定アーム１７と当
接するものであつてもよいし、その構成もゴム体
に限らずダツシユポツト形式のものであつてもよ
い。あるいは、圧縮ばね及びばね受けより構成さ
れるものであつてもよい。さらに、ダンパ機構そ
れ自体を有さないものであつてもよいが、ダンパ
機構を設けることにより、触針２１の収納の際の
測定アーム１７や触針２１などの他の部材への激
突を確実に防止することができる。

さらに、触針２１と被測定物２４との測定の為
の相対移動は、前記実施例のようにテーブル２５
を移動させるものに限らず、測定器本体１側を移
動させてもよい。しかし、前記実施例のようにテ
ーブル２５側を移動させる方が駆動機構を簡略に
できる利点がある。

上述のように、本考案によれば、被測定物の設
置時や測定器の運搬時においても触針に被測定物
や人体が不用意に接触する虞れがなく、しかも、
測定器の小型軽量化に反せず、また、温度上昇を
生ずることがなく被測定物の形状（うねり）をも
高精度で測定することのできる触針式表面粗さ測
定器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による触針式表面粗さ測定器の
一実施例を示す断面図、第２図は前記実施例にお
ける収納手段としての可動ピン装置を示す断面
図、第３図は前記可動ピン装置の駆動回路の一実
施例を示す回路図、第４図は前記以外の収納手段
の実施例を示す断面図である。１……測定器本体、２……検出部、３……可動
軸、５，６……検出コイル、８……揺動体、１
０，１１……誘電体、１３……収納手段としての
可動ピン装置、１５……測定圧加圧用ばね、１８
……保護ケース、２０……被測定面案内部、２１
……触針、２２……触針突出用開口部、２７，６
１……磁石片、３０Ａ，３０Ｂ……磁性体からな
る軸受、３１……駆動回路、３２……電源回路、
３３……操作回路、６２……磁性体からなるヨー
ク、６３……収納手段としての揺動片装置、L₁，
L₂……コイル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】保護ケースに被測定物表面と当接する被測定面
案内部を形成し、この被測定面案内部に触針突出
用開口部を形成するとともに、この触針突出用開
口部から突出して被測定物表面と接する触針を一
端に有する揺動体を前記保護ケース内に揺動自在
に支持し、かつ、触針が触針突出用開口部から突
出する方向へ揺動体を付勢する測定圧加圧用ばね
を設け、前記保護ケースの被測定面案内部と被測
定物表面とを当接させつつ両者を相対移動させ、
保護ケースに対する触針の変位量から被測定物の
表面粗さを測定する触針式表面粗さ測定器におい
て、前記揺動体を前記測定圧加圧用ばねの付勢方向
とは反対方向へ直接または間接的に押圧可能かつ
揺動体に対して離隔可能に前記保護ケース内に移
動自在に設けられた永久磁石よりなる磁石片と、
前記保護ケース内に固定され前記磁石片のＮ極お
よびＳ極に対向する端面を有する磁性体と、前記
保護ケース内に前記磁石片のＮ極およびＳ極に対
向して配置された一対のコイルと、測定時には一
対のコイルの磁石片側端面をＮ極およびＳ極のい
ずれか一方になるように瞬時励磁し磁石片を揺動
体に対して離隔させるとともに、非測定時には一
対のコイルの磁石片側端面をＮ極およびＳ極のい
ずれか他方になるように瞬時励磁し磁石片を介し
て揺動体を測定圧加圧用ばねの付勢方向とは反対
方向へ押圧させる駆動回路とからなる収納手段を
備えた、ことを特徴とする触針式表面粗さ測定器。