JP2017207475A - 粗さ測定センサー、粗さ測定センサーを備えた装置、及びそれらの使用 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の歯面の表面粗さの測定のために特に使用される、摺動素子及びセンサー先端を備えた粗さ測定センサーを提供する。【解決手段】摺動素子及びセンサー先端１５．４を備え、センサー先端１５．４は、前後軸ＬＡに平行な長手方向伸張部分を有し、てこ状様式で装着されたセンサーアーム１３．１の外面端領域に配置される。摺動素子は、スキッド１５．３の様式で形成される。このスキッドは、断面ＳＥで見たとき、前後軸ＬＡに垂直でセンサー先端１５．４の横に隣接して位置する。【選択図】図３Ｃ

Description

本発明は、粗さ測定センサー、そのような粗さ測定センサーを備えた装置、及びそれらの使用に関する。

部品又は材料の表面構造は、多くの技術分野において重要な品質特徴である。

したがって、表面の粗さ又は粗さの深さを検出するための異なる粗さ測定装置がある。センサー先端は、典型的に機械的走査にて表面にわたって案内される。その結果は、走査経路にわたり記録された高さ信号であり、また表面輪郭としても知られている。

図１Ａにおいて概略的に示されるように、スキッドプローブ１が知られている。スキッドプローブ１はスキッド２を備え、これはアプリケーションに応じて大きな又は小さな半径を有し、摺動素子として使用される。センサー３のセンサー先端４は、測定される表面Ｆにスキッド２と共に置かれ、スキッド２の経路に関連する表面輪郭をセンサー先端４によって検出する。スキッド２は、表面Ｆにおける巨視的な凹凸、つまり起伏及び巨視的な形状に従う。一方、小さな先端半径を有するセンサー先端は、表面粗さを検出し、スキッドがはるかに大きな有効半径を有することからスキッド２によって例えばブリッジされた溝を検出する。したがってスキッド２は、機械的な高域フィルタの振る舞いにて作用する。

図１Ｂは、概略形態において図１Ａのスキッドプローブ１の走査結果を示す。表面Ｆにおける隆起の前の挙動は、例えばスキッドプローブ１に関する特徴である。スキッドプローブ１は表面Ｆにわたって引かれ、よってスキッド２は、センサー先端４の前にこの隆起に到達する。よってセンサー３の全体が持ち上げられ、センサー先端４は、センサハウジングの周囲からさらに下方へ突出する。このことは、あたかもセンサー先端４が明らかに表面Ｆの凹部にあるかのような様式で記録される（図１Ｂの領域Ｂ１を参照）。

改善されたスキッドプローブは、公開特許出願ＷＯ２０１００７９０１９Ａ２から知られている。このスキッドプローブは、それぞれの機能的視点において図２Ａに示されている。図１Ａの解決策を有する図２Ａの改善されたスキッドプローブの比較を可能にするために、ここでは同じ参照数字を使用している。摺動素子２は、センサーピンの外面端に配置される。センサー先端４は、センサーピンに配置され、ここでは摺動素子２とセンサー先端４との間の距離Ａは、固定の既定値である。

さらなる例示のスキッドプローブ１が図２Ｂに示されている。図２Ｂのスキッドプローブ１は、図２Ａの基本原理に基づくものである。図２Ａと異なるものとして、センサー先端４と摺動素子２との配列が逆になっている。図２Ｂに示す例では、センサー先端４は、摺動素子２の前に位置している。この場合もまた、摺動素子とセンサー先端４との間の距離Ａは、固定の既定値である。

スキッドプローブは、部分的に歪んだ結果を供給可能である。これは、例えば、スキッド２の移動がセンサー先端４の移動と構造的に重なり、非常に高い出力信号が供給される場合、又は、互いの移動が完全にあるいは部分的に相殺し、非常に低い信号が供給される場合である。

例えば歯面の表面特性を測定する場合、他の問題が生じる。一つには、現在のスキッドプローブは、小さなモジュールの歯車の歯間ギャップまで入ることができない。他方では、摺動素子２が歯面の歯先面に到達している場合には、摺動素子２は自由に動く。その結果、歯面の形状は、歯先面に接近して測定することができない。センサー先端４が歯先面に達したとき空部分を動くことから、図２Ａによる解決策は適切ではない。他方、図２Ｂによる解決策では、スキッド２は、歯先面に達したとき自由に動くであろう。

国際公開ＷＯ２０１００７９０１９Ａ２

本発明の目的は、小さなモジュールにおける歯車及び他の三次元構造においても、測定されるべき表面においてできるだけ大きな表面部分が高精度で測定される、粗さ測定の実行を可能にする粗さ測定センサーを提供することである。

さらに本発明は、例えば歯車の歯面において改善された粗さ測定を行なうことを可能にする適切な粗さ測定センサーを有する（測定）装置を提供することに関する。本発明は、さらにそのような粗さ測定センサーの使用に関する。

本発明のさらなる目的は、同一の部品の正確な既定位置で粗さ測定が実行可能であることである。

この目的は、請求項１による粗さ測定センサー、請求項８による装置、及び請求項１０による粗さ測定センサーの使用によって達成される。

本発明による測定センサーは、摺動素子とセンサー先端とを備え、ここでセンサー先端は、センサーアームの外面端に配置され、センサーアームは前後軸と平行な長手方向伸張部分を有し、てこ状様式に装着される。粗さ測定センサーは、摺動素子がスキッドの様式で形成され、スキッドが、前後軸に垂直な断面において見たとき、センサー先端の横に隣接して配置される、という点で特徴づけられる。

全ての実施形態は、一方で、表面走査において有効な統合効果（integration effect）を示すためにスキッドが大きな半径を有し、他方で、センサー先端の最低接点とスキッドの最低摺動点（lowermost sliding point）との間の距離ができるだけ小さい、という点で好ましくは特徴づけられる。

本発明による粗さ測定センサーは、センサーアームの外面端の領域において非対称な構成を有することができ、ここではスキッドがセンサー先端の横に隣接して右のみあるいは左のみに位置する。

本発明による粗さ測定センサーは、また、一つのスキッドがセンサー先端の横に隣接して右に位置し、及び一つのスキッドがセンサー先端の横に隣接して左に位置する、センサーアームの外面端の領域において非対称な構成を有することもできる。このような粗さ測定センサーは、左のみあるいは右のみのスキッドがそれぞれセンサー先端と協働して使用されるように、好ましくはわずかに斜めの位置において使用される。

好ましくは、すべての実施形態においてスキッドは、最低摺動点を有する凸面を有し、その摺動点は、測定装置の方向においてスキッドの端部表面／端面に対してスキッド上で幾らか後ろ側に配置される。

スキッドは、横断面で示されるように、すべての実施形態において湾曲した横断面のプログレッション部（curved cross-sectional progression）を有し、ここで最低摺動点は、湾曲した横断線のプログレッション部（curved transversal progression）のゼロ移動（zero passage）を定義する。これは、ゼロ移動を起点として湾曲した横断線が右及び左に上昇することを意味する。このような解決策は、有効な統合効果、及び良好な摺動挙動を示す。

好ましくは、スキッドは、縦断面にて示されるように、すべての実施形態において湾曲した縦のプログレッション部（curved longitudinal progression）を有する。ここで最低摺動点は、スキッドの端部表面／端面には存在しない。このような解決策は、有効な統合効果及び良好な摺動挙動を示す。

スキッドは、好ましくは、すべての実施形態において湾曲した縦のプログレッション部を有し、これは、縦断面で見られるように、スキッドの端部表面／端面に最初の出発点を有している。縦のプログレッション部が測定装置の方向において前後軸の方向と平行に後方へ続く場合、縦のプログレッション部は、そこから下方へ延在する。断面において、縦のプログレッション部は、縦断面においてその最低点を有している。最低点の後、縦のプログレッション部が後方へ平行な様式で前後軸の方向にさらに続く場合、縦のプログレッション部は、上昇を示す。ここで縦のプログレッション部は、すべての実施形態において好ましくはスキッドの後端表面／端面の方へ通じる。

本発明による装置は、発明による粗さ測定センサーを有する粗さセンサーシステムを備える。ここで粗さセンサーシステムは、歯車の歯面の表面粗さの測定用に特に形成される。

本発明による粗さ測定センサーの使用は、歯車の歯面の表面粗さの測定のために特に使用される。ここで粗さ測定センサーの前後軸は、輪郭方向（profile direction）に平行なあるいは斜めに歯面にわたり均一な方法でガイドされるような方法にてガイドされる。

本発明による、粗さ測定センサー、装置、及び使用の有利な実施形態は、従属請求項において提供される。

本発明は、１Ｄ、２Ｄ及び３Ｄ測定装置に関して使用することができる。

図１Ａは、従来技術で既知のスキッド測定デバイスの概略図である。 図１Ｂは、図１Ａによるスキッド測定デバイスによって記録された概略の曲線を示す。 図２Ａは、従来技術で既知の、改善されたスキッド測定デバイスの概略図である。 図２Ｂは、図２Ａのアプローチに基づくさらなるスキッド測定デバイスの概略図である。 図３Ａは、発明の粗さ測定センサーの底面概略図である。 図３Ｂは、下方から斜めに見た図３Ａの粗さ測定センサーの概略斜視図である。 図３Ｃは、図３Ｂの概略の拡大図である。 図３Ｄは、図３Ａの粗さ測定センサーの概略の拡大正面図である。 図３Ｅは、さらなる粗さ測定センサーの概略の拡大正面図であり、スキッド、及びセンサー先端を有するセンサーアームのみが示されている。 図４は、図３Ａの粗さ測定センサーを有する１次元座標のセンサヘッドの概略構成を示す。 図５は、本発明による粗さ測定センサーが取り付けられる装置（ここでは、ＣＮＣ測定装置の形態）の斜視図である。

発明の実施形態は、図面を参照することによってより詳細に以下に述べられるだろう。

関連する出版物及び特許においても使用されている用語が本記述と共に使用されている。しかしながら、これらの用語の使用は、よりよい理解のためにのみ提供されることに注意すべきである。発明の概念、及び特許の請求範囲の保護範囲は、それら用語の特定の選定によって理解が限定されるべきではない。本発明は、他の用語のシステム及び／又は技術分野に容易に移行してもよい。よって、それらの用語は、他の技術分野に適用されるべきものである。

用語「粗さ」は、本件では、表面Ｆの表面品質を指定するために使用される。この粗さは、点状のあるいは特定の記述の用語内でむしろ微視的なものに限定される。表面Ｆの構造、要素、及び特徴は、典型的に粗さに関連して関係するものであり、ｎｍから約５００μｍまでの範囲の大きさを有する。特に、歯車１１の歯面及び類似製品の表面の測定は、本件に関係する。

表面Ｆ、例えば歯７の歯面（図４を参照）、の評価あるいは走査を可能にするために、典型的には、直線、曲線、あるいは表面Ｆに沿ったいくつかの測定点を走査することが必要である。

図３Ａから図３Ｄは、本発明による粗さ測定センサー１５の好ましい実施形態の詳細を示している。粗さ測定センサー１５は、摺動素子１５．３と、これは以下でより詳細に説明されるだろう、及びセンサー先端１５．４とを備える。センサー先端１５．４は、センサーアーム１３．１の外面端（extremal end）の領域に配置される。摺動素子１５．３は、できるだけ接近してセンサー先端１５．４の横に隣接して配置される。

センサーアーム１３．１は、すべての実施形態において、前後軸ＬＡと平行な長手方向伸張部分を有することで特徴づけられる。センサーアーム１３．１は、すべての実施形態において好ましくは長くて狭い（例えば、図３Ｅに示すように小さい直径Ｄ１を有する）ものであり、その結果、粗さ測定センサー１５は、隣接した歯７間の狭い歯ギャップにおける歯根８（図４を参照）まで入ることができる。

粗さ測定センサー１５は、すべての実施形態において、てこ状のベアリング（lever-like bearing）をさらに備え、それはセンサー先端１５．４のｚ−方向における小さな偏向を、レバーアームの反対端でそれぞれの偏向に変換するように形成されている。センサーアーム１３．１のてこ状ベアリングは、本件のすべての実施形態において設けることができ、このベアリングは、ｚ−方向におけるセンサー先端１５．４の偏向について機械的な１：１変換を実行する。しかしながら、センサーアーム１３．１のてこ状ベアリングはまた、全ての実施形態において、ｚ−方向におけるセンサー先端１５．４の偏向について増加する変換を実行するように設けることもできる。この場合、センサー先端１５．４のｚ−方向における小さな偏向は、ｚ−方向においてセンサーアーム１３．１の反対端のより大きな偏向に変換される。また、すべての実施形態において、てこ状ベアリングの低下、減少を提供することも可能である。

実施形態に応じて、センサーアーム１３．１は、てこ状様式（例えばハウジング１９の内側）にて装着することができる。あるいは、粗さ測定センサー１５における異なるセクション（例えば中空円筒１３．３）がセンサーアーム１３．１のてこ状ベアリングを収納するように使用することができる。

本発明によれば、第１例を参照する図３Ａから図３Ｄに示すように、摺動素子は、スキッド１５．３の形態で形成されている。このスキッド１５．３は、すべての実施形態において、センサー先端１５．４の横に隣接して配置されている。用語「横に隣接して」は、本件では、前後軸ＬＡに垂直に位置する交差面ＳＥに関連する。この交差面ＳＥは、図３Ｃにおいて概略的に示されている。センサー先端１５．４に隣接しているスキッド１５．３の横の配置は、第１実施形態において図３Ｄにより詳しく示され、第２実施形態のセンサー先端１５．４に隣接しているスキッド１５．３の横の配置は図３Ｅに示されている。

すべての実施形態において、センサーアーム１３．１は、少なくともその外面端の領域において中空円筒（図３Ｅを参照）あるいは完全な円柱（図３Ｄを参照）の形状を有することができる。センサーアーム１３．１はまた、すべての実施形態において他の任意の適切なロッド形状を有することもできる。これが、参照するものがロッド形状、細長いセンサーアーム１３．１に作製されている理由である。

センサーアーム１３．１は、すべての実施形態において例えば中空円筒１３．３の内側へ延在することができ、この中空円筒は、内側においてレバーアームベアリングを実現するために少なくとも部分的に中空のあるいは開口した形態にてアレンジ可能であり、これによってセンサーアーム１３．１は、てこ状の形態にて装着される。

センサーアーム１３．１は、すべての実施形態において例えば中空円筒１３．３の内側を完全に通って延在することができ、この中空円筒は完全に中空形態において形成される。この場合、センサーアーム１３．１は、好ましくは、例えばハウジング１９の内側においてその後てこ状様式にて装着されるために、中空円筒１３．３を完全に通って延在する。

センサー先端１５．４は、すべての実施形態において図３Ａから図３Ｄに示すように、上述のロッド形状で細長いセンサーアーム１３．１の外周に位置することができる。

実施形態は、センサー先端１５．４が前後軸ＬＡに対して半径方向に延在するのが特に好ましい。

センサー先端１５．４は、すべての実施形態において部分的にあるいは完全にセンサーアーム１３．１を突き抜けることができる。センサーアーム１３．１が少なくとも外面端の正面の領域で中空円筒として形成され、及びセンサー先端１５．４がセンサーアーム１３．１を完全に突き抜けている実施形態が図３Ｅに示されている。図３Ｅは、センサー先端１５．４がセンサーアーム１３．１を完全に突き抜けた実施形態を示し、これは、センサー先端１５．４の後端１５．５がセンサーアーム１３．１から外へ上方に突出するように認識することができる。

センサー先端１５．４は、例えば先端を備えることができ、この先端は、図３Ｃ及び図３Ｅにて認識可能なように、スキッド１５．３及びセンサーが１５．４が、図３Ｅに示すように（この場合、表面Ｆは直線Ｇ１と一致する）、理想的に滑らかな表面Ｆに位置するとき、直線Ｇ１にあるポイント（センサー先端１５．４の最低接点１５．１として知られる）を形成する。最低接点１５．１に基づいて、センサー先端１５．４は、例えば三角形あるいはピラミッド型を有することができ、この形はセンサーアーム１３．１の領域において長方形あるいは正方形のプレート１５．７に収束し、これはその部分の状態で上述の後端１５．５まで延在する（図３Ｅ参照）。

しかしながらすべての実施形態において、センサー先端１５．４は、最低の領域（最低接点１５．１に接近する）において、円錐形状（コーン形）を有することができ、これは円筒状の領域に上方へ収束する。

好ましくは、センサー先端１５．４は、すべての実施形態においてセンサー先端１５．４の上述の最低接点１５．１（図３Ｃあるいは図３Ｅを参照）を形成する。前後軸ＬＡに垂直に位置する横断面（これはすべての実施形態において交差面ＳＥに一致することができる）において見られるように、スキッド１５．３は、図３Ｃにおいて直線Ｇ１上の小円によって示されるように、好ましくは最低摺動点１５．２を有する円弧のプログレッション部（progression）を有している。最低接点１５．１及び最低摺動点１５．２もまた、図３Ｅにおいて明確に示されている。

最低摺動点１５．２は、実施形態において最低接点１５．１と共に共通の直線Ｇ１（スキッド１５．３及びセンサー先端１５．４が理想的に滑らかな表面Ｆに置かれる場合）に位置する。図３Ｅに示されるように、直線Ｇ１は横断面にあり、すべての実施形態において水平に（つまり、Ｘ軸と平行に）延在することができる。

直線Ｇ１は、前後軸ＬＡに垂直に延長することが一般的に述べることができる。

スキッド１５．３は、好ましくは、すべての実施形態において、縦断面にて見られるように凸状で湾曲したプログレッション部、及び／又は横断面にて見られるような凸状で湾曲したプログレッション部を有する。縦断面は、前後軸ＬＡと平行に延在する平面である。横断面は、前後軸ＬＡに垂直に位置する平面である。

スキッド１５．３は、好ましくは、すべての実施形態において、最低摺動点１５．２を有する凸面を有し、この摺動点は、スキッド１５．３の端部表面／端面１５．８に対して、スキッド１５．３において幾らか後ろ（測定装置の方向において）に配置される。この詳細は、例えば図３Ｃに示されている。図３Ｃは、直線Ｇ２が通る、スキッド１５．３の端部表面／端面１５．８の正面の端点Ｐ２の位置を示し、直線Ｇ２は直線Ｇ１に平行に延在する。２つの直線Ｇ１及びＧ２が共通のＸＹ平面へ投影された場合、直線Ｇ２が直線Ｇ１の前に位置することが認識可能である。

さらなる詳細は、図３Ｅに示されている。図３Ｅの実施形態の詳細はまた、図３Ａから図３Ｄの実施形態に適用することができる。直線Ｇ２もまた、図３Ｅに示されている。２つの直線Ｇ１及びＧ２が共通のＸＺ平面へ投影された場合、直線Ｇ２が直線Ｇ１の上方に位置する、つまり、端点Ｐ２は、最低摺動点１５．２及び最低接点１５．１に対して幾らか後ろにオフセットされている（つまり上向きにオフセットされる）ことが認識可能である。

スキッド１５．３は、好ましくは、横断面で見られるように、すべての実施形態において湾曲して斜めに伸びている（curved transverse）プログレッション部を有し、ここでは最低摺動点１５．２は、湾曲して斜めに伸びているプログレッション部のゼロ移動（zero passage）Ｐ１を形成（defines）する。横断面は、前後軸ＬＡに対して横方向に位置する。即ち、横断面は、ＸＺ平面に平行に位置する。湾曲して斜めに伸びているプログレッション部は、図３Ｄ及び図３Ｅに示すように、ゼロ移動Ｐ１から始まって、右及び左に上昇する。これらの実施形態は、一方で、（所望の統合効果を示すために）スキッド１５．３が最低摺動点１５．２の直ぐ近くにおいてできるだけ大きな半径を有し、他方では、最低接点１５．１からの横方向の距離Ａができるだけ小さいという点で特徴づけられる。さらに、スキッド１５．３が表面Ｆにわたって、縦のエッジ及び／又は斜めのエッジではなく、最低摺動点１５．２の直ぐ近くによって案内されることから、これらの実施形態は、良好な摺動結果を生成する。

スキッド１５．３は、好ましくは、縦断面で見られるようにすべての実施形態において、湾曲した縦のプログレッション部（curved longitudinal progression）を有し、このプログレッション部は、ＹＺ平面と平行に位置する。最低摺動点１５．２は、スキッド１５．３の端部表面／端面１５．８に存在しないが、最低摺動点１５．２は、スキッド１５．３の湾曲した底側面１５．９の領域に存在する。湾曲した底側面１５．９の細長い一片が図３Ｅに示されている。図３Ｃは、湾曲した底側面１５．９の全体を示している。

スキッド１５．３は、好ましくは、すべての実施形態において湾曲した縦のプログレッション部を有し、このプログレッション部は、縦断面で見られるように、スキッド１５．３の端部表面／端面１５．８に最初の出発点を有している。縦のプログレッション部は、後方に平行な方法で前後軸ＬＡの方向に続く場合には、そこから下方へ延在する。交差面ＳＥにおいて、縦のプログレッション部は、縦断面との交差のライン上にて、その最低点を有する。最低点の後、前後軸ＬＡの方向が後方に平行な方法においてさらに続く場合には、縦のプログレッション部は、上昇を示す。ここで縦のプログレッション部は、好ましくは、すべての実施形態において、スキッド１５．３の後方の端部表面／端面へ至る。

スキッド１５．３は、縦断面で見られるように、すべての実施形態において端点Ｐ２をさらに備えることができ、この端点は、最低摺動点１５．２に対して後部へ上方に（つまりＺ軸と平行）オフセットされる。この端点Ｐ２は、図３Ｅに示されている。

既に上述したように、最低摺動点１５．２は、統合効果により、できるだけ大きな半径を有するべきである。さらに最低摺動点１５．２は、スキッド１５．３のエッジに直接位置するべきではない。そうでなければ、スキッド１５．３は、表面Ｆにわたり上記エッジに沿って案内される傾向があるからである。この場合、統合効果は弱められるだろうし、及び摺動挙動は有益ではないであろう。これは、最低摺動点１５．２が、すべての実施形態において好ましくは、スキッド１５．３における底の縦エッジ１５．１１から横方向の距離Ａ１（Ｘ軸に平行）を有し、かつ、スキッド１５．３における底の横エッジ１５．１０から縦方向の距離Ａ２（Ｙ軸に平行）を有しているからである。縦方向の距離Ａ２は、図３Ｃに示されている。横方向の距離Ａ１は、図３Ｅに示されている。

さらに加えて、最低摺動点１５．２は、すべての実施形態において好ましくはまた、外側の底の縦エッジ１５．１２（これは図３Ｃにおいてスキッド１５．３の左側に示されている）からの横方向距離Ａ３を有し、かつ、底の横エッジ１５．１３（これは図３Ｃにおいてスキッド１５．３の後部に示されている）からの距離Ａ４を有する。

スキッド１５．３は、好ましくはすべての実施形態において、凹面の壁面１５．１０を有し、この壁面は、センサーアーム１３．１の外側ジャケット表面に対して実質的に等距離の形態において延在する。図３Ｅは、凹面の壁面１５．１０を示す。
この配置は、特にスキッド１５．３とセンサーアーム１３．１との間の短距離、及び機械的に頑丈な構成を可能にする。

例示として理解されるべき図３Ａから図３Ｃに示すように、粗さ測定センサー１５は、縦形状を有し、その前部領域でスキッド１５．３及びセンサー先端１５．４が互いに隣接して位置している。粗さ測定センサー１５は、前後軸ＬＡに平行に、あるいは前後軸ＬＡに対して僅かに傾斜して、延在する方向に移動するように形成されている。粗さ測定センサー１５は、好ましくは引かれるが、これはまた押すこともできる。

粗さ測定センサー１５は、好ましくは縦形状を有し、例えば図３Ａに示すように前部領域の方へ先細りになっている。粗さ測定センサー１５は、すべての実施形態において、いくつかの要素から構成することができ、これらの要素は、前部領域の方へだんだんより小さな直径を有している。

粗さ測定センサー１５が表面Ｆにわたり案内されるとき、センサー先端１５．４がスキッド１５．３とは無関係にｚ−方向に偏向可能であることを確保するために、例えばスキッド１５．３は、ハウジング１９に堅く接続され、一方、例えば、その外面端にセンサー先端１５．４が位置しているセンサーアーム１３．１は、中空円筒１３．３の内側へ延在している。図３Ｂ及び図３Ｃは、スキッド１５．３が細長い本体に位置し、この本体は例えば中空円筒１３．３に機械的に接続されていることを示している。この場合、センサーアーム１３．１は、中空円筒１３．３の内側に移動可能に装着される。図３Ｃにおける領域Ｂ２には、センサーアーム１３．１が中空円筒１３．３の内側へどのように延在するかが示されている。

スキッド１５．３及びさらにセンサー先端１５．４の両方は、衰耗にさらされることから、両方の要素１５．３、１５．４は、好ましくは、すべての実施形態において、交換可能に形成されている。したがって粗さ測定センサー１５は、アダプター板１５．６を介して装置１０（例えば、図５に示されるように、測定装置の形態で）に接続することができる。

特許のＥＰ１５８９３１７ Ｂ１（図２Ａに示されるもの）あるいは当初は言及された特許出願ＷＯ２０１００７９０１９Ａ２（図６に示されるもの）に記述されているように、発明による粗さ測定センサー１５は、すべての実施形態において、連結式のチェーンのように使用される（スプリング）平行四辺形構造に接続することができる。

図４は、（粗さ）センサーシステム１２の（スプリング）平行四辺形構造１２．１への粗さ測定センサー１５の接続に関する概略構成を示す。

発明によれば、粗さ測定センサー１５にスキッド１５．３及びセンサー先端１５．４を加えたものは、走査される表面Ｆにわたり共に移動される。平歯車の２つの歯７が図４に示され、ここでは歯面の表面Ｆが走査される。

スキッド１５．３及びセンサー先端１５．４は、走査される表面Ｆにおける粗さ測定の間、引かれあるいは押される。センサー先端１５．４は、スキッド１５．３の最低摺動点１５．２に隣接して短い距離Ａ（図３Ｅ参照）で配置される。図４の側面図では、センサー先端１５．４は、場所的にスキッド１５．３の前に位置している。

距離Ａは、すべての実施形態において０．１ｍｍと１．５ｍｍとの間にあることができる。

センサー先端１５．４は、好ましくはすべての実施形態において、ｎｍからおよそ５００μｍまでの範囲のサイズを有する、表面Ｆにおける構造、要素及び特徴の走査あるいは測定を可能にするために、変動する（floating）、レバーアーム状の形態において装着される。

図４に示す実施形態では、測定センサー１５は、平行四辺形構造４０に位置する。測定センサー１５は、上述したように、任意的に（アダプター）板１５．６を介してスプリング平行四辺形構造４０に接続することができる。任意の（アダプター）板１５．６は、点線で示されている。

しかしながら、測定センサー１５はまた、例えば異なる態様で、移動可能な測定軸あるいは装置１０のセンサヘッドベースに接続することもできる。測定センサー１５もまた、すべての実施形態においてスプリングヒンジに取り付けることができる。

平行四辺形構造４０は、２つの平行要素４１と、それに垂直に位置する２つの他の平行要素４２とを備えることができる。後ろの要素４２は、基準ベースとして使用することができる。この場合、後ろの要素４２は、タレットあるいは装置１０（例えば図５の連係測定システム）のセンサヘッドベースに接続される。指示要素４３あるいはカンチレバーアームは、基準ベースに存在することができる。スキッド１５．３が、隣接したセンサー先端１５．４を加えて、ｚ−方向と平行に偏向する場合、正面の要素４２は、ＸＺ平面に置き換えられる。ＸＺ平面におけるこの横方向移動は、１Ｄ測定トランスデューサー４４に対する指示要素４３あるいはカンチレバーアームの相対移動で表現される。この測定トランスデューサー４４は、定型化したタイプにおける均等目盛の形態で示されている。よって測定トランスデューサー４４は、表面Ｆの（巨視的な）形状の表示（statement）を可能にする信号を供給することができる。

装置１０（例えば図５の連係測定システム）は、例えばチェックされる部品の方へ半径方向にスキッド１５．３を移動させることができ、ここでは前後軸ＬＡは、水平位置を有する。さらに装置１０は、スキッド１５．３が予め決定可能な表面Ｆに接触するまで、このプロセスにおいて部品１１を回転あるいは移動させることができる。部品１１のこの回転運動は、記号表示ω１と共に２つの矢印によって図４に示されている。

よって、部品１１における歯７の湾曲した歯面Ｆは、例えば出発点（例えば、歯根８に接近している）において走査することができる。この目的のために、測定センサー１５は、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標系における装置１０の前進移動によって進めることができ、かつ、空間における１、２あるいは３つの座標方向Ｘ、Ｙ及びＺのすべてにおける特別な平行四辺形構造の結果として、偏向可能であり、ここでこれらの偏向は信号を生成する。

スキッド１５．３は、表面Ｆにわたり出発点から終了点まで（例えば歯７の歯頭の近くに位置するポイントまで）移動される。図４において矢印Ｐ３によって示されるように、スキッド１５．３は、この表面Ｆにわたり好ましくは引かれる。スキッド１５．３が引かれる場合、センサー先端１５．４は、スキッドに隣接して進む。歯７の歯面の形状に従うために、装置１０は、（粗さ）測定センサー１５が歯面にわたり輪郭方向において均一な方法で（例えば接線方向に）ガイドされるように、調整された回転運動ω１を実行することができる。

装置１０は、例えば２つの出力信号を供給することができ、これらは関連している。第１の出力信号は、例えばスキッド１５．３で表面Ｆを走査することからに由来する。第２の出力信号は、例えばセンサー先端１５．４からに由来する。これらの信号は、空間的及び時間的な両方で、互いに対して相関関係にあり、また表面Ｆの構造についての表示作成を可能にする。

記述した測定アレンジにより、装置１０は、例えば直線に沿う（１Ｄ測定の場合）ことにおいて、ＸＺ平面（２Ｄ測定の場合）において、及び３つの座標方向Ｘ、Ｙ及びＺ（３Ｄ測定の場合）によって決定された空間において、スキッド１５．３の全ての偏向を検出することができる。例えば図４に示されるように、Ｚ−平面における偏向は、１Ｄ測定デバイスによって検出することができる。

図５に示される発明の有利な実施形態は、本発明による測定センサー１５が取り付けられる、完全に自動の、ＣＮＣ制御された測定装置１０に関するものである。この測定装置１０は、その使用に関する幾つかの可能性を示すために、歯車を切断すること、及びカッター、ウォーム及びウォームギヤ、ホブカッタ、かさ歯車、及び回転対称な部品１１の寸法、形状及び位置に対する一般的な誤差、を削ることだけでなく、表面の粗さ、平歯車の歯部の形状及び幾何学を検査すること、あるいはローブシャフト及びカムシャフトを測定すること、あるいはローターを測定すること、に適したものである。

測定装置１０は、トリガー手段（不図示）及びセンタリング手段１４を介して駆動可能であるドライバー１３を備える。ここでドライバー１３及びセンタリング手段１４は、図５に示すように、定型化したシリンダー・ギヤー１１に基づいてドライバー１３とセンタリング手段１４との間に測定される部品１１を同軸に締め付け可能であるような方法において配置される。

図５に示すように、測定装置１０は、測定装置１０に締め付けられた部品１１の一次元の、二次元の、あるいは三次元の測定用の少なくとも１つの測定センサー１５を備える。高さ（Ｚ軸に平行）に対して移動が可能である、（スプリング）平行四辺形構造１２．１を有するセンサーシステム１２が好ましくは提供される。さらに測定センサー１５は、さらなる前進移動（この場合、測定装置１０の４軸の輪郭制御が使用される）を実行することができる。上述の回転運動ω１は、測定装置１０のＡ１軸周りに行なわれる回転に関係する。

実施形態に応じて、信号は、ハウジング１９を介して平行四辺形構造４０に接続されるスキッド１５．３によって、及び粗さ測定センサー１５に統合されるセンサー先端１５．４の両方によって、生成することができる。

装置１０の正確な機能性についてのさらなる詳細は、公開された特許出願ＥＰ２１９９７３２Ａ１に開示されている。

１ スキッドセンサ
２ スキッド
３ センサー
４ センサー先端
７ 歯
８ 歯根
１０ 測定デバイス／装置
１１ 部品／歯車
１２ （粗さ）センサーシステム
１２．１ （スプリング）平行四辺形構造
１３ ドライバー
１３．１ レバーアーム／センサーアーム
１３．３ 中空円筒
１４ センタリング手段
１５ （粗さ）測定センサー
１５．１ 最低接点
１５．２ 最低摺動点
１５．３ スキッド
１５．４ センサー先端
１５．５ 後端
１５．６ アダプター板
１５．７ 板
１５．８ 端部表面／端面
１５．９ 底側面
１５．１０ 底の横エッジ
１５．１１ 底の縦エッジ
１５．１２ 外側の底の縦エッジ
１５．１３ 底の横エッジ
１９ ハウジング
４０ 平行四辺形構造
４１ 対で配置された要素
４２ 対で配置された要素
４３ 基準／指示要素
４４ 定型化した測定トランスデューサー
Ａ 距離
Ａ１ 横方向距離
Ａ２ 縦方向の距離
Ａ３ 横方向距離
Ａ４ 縦方向の距離
Ｂ１ 領域
Ｂ２ 領域
Ａ１ 回転軸
Ｄ１ 直径
Ｆ 表面
Ｇ１ 直線
Ｇ２ 直線
ＬＡ 前後軸
Ｐ１ ポイント
Ｐ２ ポイント
Ｐ３ 矢印
ＳＥ 交差面
ｘ、ｙ、ｚ 座標
ω１ 回転運動

Claims (11)

1. 摺動素子及びセンサー先端（１５．４）を備え、ここでセンサー先端（１５．４）は、センサーアーム（１３．１）の外面端の領域に配置され、センサーアームは、前後軸（ＬＡ）と平行な長手方向伸張部分を有してこ状様式にて装着される、粗さ測定センサー（１５）であって、
   摺動素子は、スキッド（１５．３）の形態で形成されており、
   スキッド（１５．３）は、前後軸（ＬＡ）に垂直に位置する交差面（ＳＥ）で見た状態において、センサー先端（１５．４）の横に隣接して配置されており、
   センサー先端（１５．４）は、前後軸（ＬＡ）に垂直に位置する横断面（ＳＥ）で見た状態において、最低接点（１５．１）を定義し、スキッド（１５．３）は、横断面（ＳＥ）で見た状態において、最低摺動点（１５．２）を有する湾曲したプログレッション部を有する、
   ことを特徴とする粗さ測定センサー。
2. センサーアーム（１３．１）は、その外面端の領域において円柱、中空円筒、あるいは他のロッド形状要素の形状を有し、センサー先端（１５．４）は、ロッド形状要素の外周に配置され、ここでセンサー先端（１５．４）は、好ましくは前後軸（ＬＡ）に対して半径方向に延在する、請求項１に記載の粗さ測定センサー。
3. センサー先端（１５．４）は、ロッド形状要素を部分的にあるいは完全に突き抜けている、請求項２に記載の粗さ測定センサー。
4. スキッド（１５．３）の最低摺動点（１５．２）は、スキッド（１５．３）の底の縦エッジ（１５．１１）から横方向距離（Ａ１）を有し、及びスキッド（１５．３）の底の横エッジ（１５．１０）から縦方向距離（Ａ２）を有する、請求項１に記載の粗さ測定センサー。
5. スキッド（１５．３）は、縦断面で見た状態において凸状で湾曲したプログレッション部を有し、該凸状で湾曲したプログレッション部は、湾曲したプログレッション部の上り勾配がゼロに等しいポイント（Ｐ１）を有し、該ポイントは、センサー先端（１５．４）の最低接点（１５．１）と同じ横断面（ＳＥ）に位置する、請求項１から４のいずれかに記載の粗さ測定センサー。
6. 少なくとも部分的に中空あるいは開口した形態で形成した領域を備え、センサーアーム（１３．１）がレバーの形態で装着されることにより、上記領域の内側にレバーアームベアリングを収容する、請求項１から５のいずれかに記載の粗さ測定センサー。
7. 当該粗さ測定センサーは、センサーアーム（１３．１）の外面端領域に非対称な構成を有し、非対称構成では、スキッド（１５．３）は、センサー先端（１５．４）の右あるいは左の横方向に位置する、請求項１から６のいずれかに記載の粗さ測定センサー。
8. 当該粗さ測定センサー（１５）は、センサーアーム（１３．１）の外面端領域に対称な構成を有し、対称構成では、一つのスキッド（１５．３）がセンサー先端（１５．４）の右の横方向に位置し、一つのスキッド（１５．３）がセンサー先端（１５．４）の左の横方向に位置する、請求項１から６のいずれかに記載の粗さ測定センサー。
9. 粗さセンサーシステム（１２）及び請求項１から８のいずれかに記載の粗さ測定センサー（１５）を有する装置であって、
   粗さセンサーシステム（１２）は、歯車（１１）の歯面の表面粗さを測定するために構成されている、
   ことを特徴とする装置。
10. 歯車（１１）の歯面の表面粗さを測定する間、歯面に沿った輪郭方向に均一な方法にて粗さ測定センサー（１５）を前後軸（ＬＡ）に案内することを可能にするため、一つもしくは幾つかのセンサー軸を備える、請求項１１に記載の装置。
11. 歯車（１１）の歯面の表面粗さを測定する請求項１から８のいずれかに記載の粗さ測定センサー（１５）の使用であって、
    粗さ測定センサー（１５）の前後軸（ＬＡ）は、歯面に沿った輪郭方向において均一な方法でガイドされ、好ましくは歯根（８）の領域における出発点から歯頭の領域における終点まで引かれるような、
    使用。

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