JPH06213656A - 表面粗さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 被測定物の表面微細凹凸を検知する検出手段
１６と、前記検出手段１６を一定方向に駆動する駆動手
段１２と、を含む表面粗さ測定装置１０において、前記
検出手段１６を、前記駆動手段１２の駆動軸線とは異な
る位置に配置し得る着脱自在の連結手段３０を備えたこ
とを特徴とする表面粗さ測定装置。 【効果】 駆動手段１２の駆動軸線とは異なる位置に検
出手段１２を位置することができる連結手段３０を設け
ることとしたので、駆動手段１２の駆動軸線とは異なる
範囲の表面粗さ測定を簡易な構成の装置により測定する
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面粗さ測定装置、特に
駆動軸線と異なる平行線上の表面粗さ測定を行うことの
出来る装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の加工度、研磨仕上げ度等を測
定するため該被測定物の表面粗さを正確に測定する表面
粗さ測定装置が周知であり、通常触針を被測定物表面に
追従移動させつつ、該触針の変位量を電気的に検出・増
幅し、被測定物の表面粗さを測定している。このような
一般的な表面粗さ測定装置は、被測定物表面の微細凹凸
を検知する検出手段と、該検出手段を一定軸線上に駆動
し得る駆動手段とを備えている。しかしながら、従来装
置では、駆動手段の駆動軸線上の表面粗さを測定し得る
のみであり、例えば被測定物の凹部等、表面粗さ測定装
置を配置し得ない部分の表面粗さを測定することは極め
て困難である。そこで、従来においても各種改良がなさ
れており、例えば米国特許第４，７７６，２１２には、
駆動手段に対し検出手段を被測定平面と平行面上で回転
可能に構成し、駆動手段の駆動軸線と平行に位置する凹
部の表面粗さを測定することのできる表面粗さ測定装置
が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記米
国特許第４，７７６，２１２に開示された表面粗さ測定
装置は、多くの部品を必要とし、しかもこれらの部品に
は高い精度が要求され、更には製造組立も煩雑であり、
コスト高であるという課題がある。本発明は前記従来技
術の課題に鑑がみなされたものであり、その目的は簡単
な構成でしかも駆動手段の駆動軸線と平行に位置する凹
部の表面粗さ測定を行うことができる表面粗さ測定装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる表面粗さ測定装置は、被測定物の表面
微細凹凸を検知する検出手段と、前記検出手段を一定方
向に駆動する駆動手段と、を含む表面粗さ測定装置にお
いて、前記検出手段を前記駆動手段の駆動軸線とは異な
る位置に配置し得る着脱自在の連結手段を備えたことを
特徴とする。また、連結手段は着脱自在のクランク状ロ
ッドよりなることが好適である。また、クランク状ロッ
ドと駆動手段の接合状態は、駆動手段の駆動軸線円周周
り方向に複数位置で位置決めできることが好適である。

【０００５】

【作用】本発明にかかる表面粗さ測定装置は、前述した
連結手段を備えるので、駆動手段の駆動軸線とは異なる
一定トレース線上の表面粗さ測定を行うことができる。
更に、連結手段を着脱自在なクランク状ロッドとするこ
とにより、一般的な表面粗さ測定装置と供用することが
可能となり、更にクランク状ロッドを駆動手段の駆動軸
線に対し、複数の円周角度方向に設置可能とすること
で、よりフレキシブルな表面粗さ測定を行うことが可能
となる。

【０００６】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図１及び図２には本発明の一実施例にかかる
表面粗さ測定装置の概略構成が示されている。まず、図
１において表面粗さ測定装置１０は、駆動手段１２と、
該駆動手段の結合部材１４に着脱自在に設置された検出
手段１５とを含む。そして、前記駆動手段１２は、図示
を省略した制御機構により、結合部材１４を矢印Ｉ方向
に一定速度で移動させる。一方、検出手段１６は、その
先端に接触式ヘッド１７を備え、該ヘッド１７は被測定
物表面の微細凹凸を検知するスタイラス２０と、該スタ
イラス２０の近傍に配置されたスキッド２１を備えてい
る。従って、前記駆動手段１２の結合部材１４の矢印Ｉ
方向への駆動に伴い、該ヘッド１７も同一駆動軸上を移
動し、スタイラス２０により被測定物の微細表面凹凸を
検知することができる。

【０００７】しかしながら、図１に示す構成のみでは、
事実上、検出手段１６は駆動ロッド１４の駆動軸線上で
表面粗さを測定し得るのみである。そこで、結合部材１
４の駆動軸線と平行に位置する被測定物の表面粗さを測
定する場合には、図２に示す様に連結手段としてのクラ
ンク状ロッド３０を用いる。そして、該クランク状ロッ
ド３０の一端に設けられた連結凸部３２を、結合部材１
４先端に設けられた連結凹部３４に嵌合する。また、ク
ランク状ロッド３０の横方向突出端３６には検出手段１
６が連結される。この検出手段１６には、スタイラス２
０を挟んでスキッド２２ａ、２２ｂが配置されている。
この結果、表面粗さ測定装置１０は図３に示される様に
構成されることとなる。同図より明らかなように、駆動
手段１２の結合部材１４の駆動に伴い、クランク状ロッ
ド３０を介して検出手段１６のヘッド１８は、前記結合
部材１４の駆動軸線Ｌ₁と平行なトレース軸線Ｌ₂上を移
動し、スタイラス２０は被測定物の表面粗さを測定する
ことができる。

【０００８】すなわち、図４に示すように被測定物３７
に凹部３８が存在する場合、図１に示した状態では該凹
部３８底部の矢印II方向へのトレースは事実上不可能で
あったが、図４に示した表面粗さ測定装置１０によれ
ば、駆動手段１２を被測定物３７と並列的に配置し、ク
ランク状ロッド３０により駆動手段１２側方に突出した
測定手段１６を被測定面である凹部３８に位置させるこ
とで、通常の測定と同様な作業により凹部の表面粗さ測
定を行うことが可能となる。なお、結合部材１４とクラ
ンク状ロッド３０の連結部、及びクランク状ロッド３０
と検出手段１５との連結部は、それぞれ図５に示すよう
に構成されることが好適である。すなわち、連結凸部３
２は内部に雌型信号コネクタ４０を備えた円筒状突起よ
り構成され、その外側部には位置決め突起４２が突出形
成されている。一方、連結凹部３４は同じく内部に雄型
信号コネクタ４４を備えており、また該凹部３４の内側
面には前記位置決め突起４２に対応した位置決め切欠４
６が設けられている。

【０００９】このため、位置決め突起４２が位置決め切
欠４６に対応するように、連結凸部３２を連結凹部３４
に嵌合させることにより、両者は正確な位置状態で連結
され、かつ電気的な接続がコネクタ４０，４４を介して
行われる。なお、結合部材１４は、駆動手段１２の外側
でなく内側に設けられることが多い。図６はこのような
例を示すもので、駆動手段１２の内側に設けられた結合
部材５２は、板バネ５４を介して固定板５６に固定さ
れ、固定板５６が取り付けられたシャフト５８を移動さ
せることによりクランク状ロッド３０がＩ方向に駆動さ
れる。この場合、クランク状ロッド３０の重さ等に原因
してクランクロッド３０が駆動手段１２の開口部下端の
支持点３１において常に接するようになる。その結果、
Ｉ方向の駆動によってロッド３０の位置が変化すると、
ロッド３０の先端部（回転部分）における上下方向（図
１に示す矢印Ｚ方向）位置が大きく変動して測定に悪影
響を及ぼす虞れがある。

【００１０】このため、図２の本実施例においては図７
に示すようにクランクガイド５０のホームベース状開口
６０の底部斜辺部６２ａ，６２ｂによりクランク状ロッ
ド３０を適正上下位置に調整・保持している。このよう
にすれば、クランク状ロッド３０が常に方向Ｉと平行と
なり、クランク３０の駆動に基づく、クランク回転部の
上下方向の変動を防止することが可能となる。また、図
８の駆動手段１２上面図に示すように、検出手段１６を
矢印II方向に移動させた場合、被測定物とスキッド２２
との摩擦等に伴い、ヘッド１８が矢印Ｃ方向に撓むよう
な力が印加される。この矢印Ｃ方向の力は、クランク状
ロッド３０に対しては矢印Ｄ方向の力となって印加さ
れ、結合部材５２とクランク状ロッド３０の連結部にそ
れぞれにガタを生じるような付勢力となる。そこで、こ
のような矢印Ｄ方向へのふれ力を補償するため、前記ク
ランクガイド５０の斜辺部６２ａ，６２ｂが機能し、ク
ランク状ロッド３０を図８の横方向においても常に適正
位置に維持するよう機能する。

【００１１】次に、図９から図１１に基づき、本発明に
かかる表面粗さ測定装置のより具体的な構成について説
明する。まず、図９には検出手段１６の詳細構造を示さ
れており、ケース１００内には揺動体１０２が支点１０
４を中心として揺動自在に配置されている。該揺動体１
０２の図中左側先端部にはスタイラス２０が設置され、
また支点１０４とスタイラス２０の間には板バネ１０６
が配置され、該板バネ１０６により揺動体１０２のスタ
イラス２０側は下方に付勢されている。一方、揺動体１
０２の支点１０４右側には差動トランス１０８が設置さ
れており、該差動トランス１０８の作用により支点１０
４を中心とする揺動状態が検出され、コネクタ４０に伝
達される。

【００１２】従って、スタイラス２０が検知する表面粗
さ状態は、揺動体１０２の揺動状態に変換され作動トラ
ンス１０８及びコネクタ４０を介して出力されることと
なる。また、図１０にはクランク状ロッド３０の横断面
図が示されている。同図より明らかな様に、クランク状
ロッド３０の長尺ロッド部１２０の図中右端には結合部
材５２との連結凸部３２が形成されており、その詳細な
構造は図９に示した検出手段１６端部に設けられた連結
凸部３２と同様である。一方、長尺ロッド部１２０の図
中左端には検出手段１６を上下方向（図１０においては
紙面と垂直方向）に揺動可能に支持する揺動支持部１２
２が設けられている。

【００１３】すなわち、該揺動支持部１２２は、長尺ロ
ッド部１２０に対し、検出手段１６が接続される短尺ロ
ッド部１２４を揺動自在に支持するものである。なお、
短尺ロッド部１２４の図中上端部には、検出手段１６の
連結凸部３２を嵌合する連結凹部３４が形成されてい
る。揺動支持部１２２は、長尺ロッド部１２０に対し、
その円周方向に回転可能なベアリング軸１２６と、該ベ
アリング軸１２６を回動自在に支持する軸受け部１２８
ａ，１２８ｂを備える。そして、ベアリング軸１２６に
は前記短尺ロッド部１２４が固定されており、この結果
ベアリング軸１２６の回動に伴い、短尺ロッド部１２４
は長尺ロッド部１２０に対し、図中紙面と垂直方向に回
動することができる。なお、ベアリング軸１２６にはツ
ル巻バネ１３０が巻回されており、該ツル巻バネ１３０
の一端は揺動支持部１２２本体に固定され、他端はビス
１３２により端尺ロッド部１２４に固定されている。該
ツル巻バネ１３０により、検出手段１６に印加される測
定圧を調整している。図１１には駆動手段１２の縦断面
図が示されている。同図において、駆動モータ１４０の
回転力は平歯車１４２及び図示を省略した歯車機構によ
り送りねじの回転となるよう伝達される。更に送りねじ
が回転することでこれにはめ込まれたナットがＩ方向に
移動し、ナットの下方に取り付いているピンを介してシ
ャフトが動く。

【００１４】そして、該シャフト１４４には、回転を規
制された状態で該シャフト１４４と螺合した固定板５６
が設けられており、シャフト１４４の移動に伴い固定板
５６とシャフト１４４の相対的螺合位置が順次変更され
る。固定板５６には板バネ５４が固定されており、該板
バネの先端は結合部材５２へと接続されている。なお、
結合部材５２内部を介して得られる表面粗さ信号は、プ
ラグ１４６を介して取り出され、更に図示を省略した外
部の表示装置に送り出される。従って、モータ１４０を
回転駆動させることにより、平ネジ１４２を含む歯車機
構により送りねじを回転させ、固定板５６とシャフト１
４４の相対的螺合位置を変更することにより、結合部材
５２を矢印Ｉ方向にスライド移動することができる。こ
の際、固定板５６と結合部材５２は板バネ５４により連
結されているので、結合部材５２は図中上下方向への多
少の揺動が可能である。

【００１５】以上の様に構成された本実施例にかかる表
面粗さ測定装置によれば、駆動手段１２の駆動軸線上以
外、例えば駆動手段１２の駆動軸線に平行に位置する凹
部被測定面の表面粗さの測定が可能となる。しかも、本
実施例にかかる装置は多くの部材を必要とせず、また各
部材はそれほど高い精度が要求されないため、製造・組
立も容易であり、コスト安とすることができる。なお、
本実施例にかかる表面粗さ測定装置においては、同一の
検出手段１６を、クランク状ロッドを介すると否とに関
わらず使用可能である。しかしながら、例えば図１２に
示すようにヘッド１８のスタイラス２０とスキッド２２
の被測定面への接触位置が異なる場合、同図（Ａ）に示
す検出手段１６の角度位置及び同図（Ｂ）に示す角度位
置では、それぞれスタイラス２０とスキッド２２のそれ
ぞれの接触位置の距離ｌが異なり、この結果スタイラス
２０の突出度Ｌも異なることとなってしまう。

【００１６】このため、例えば図１３に示す様に、ヘッ
ド１８の略中央となるようにスタイラス２０を配置し、
更にスキッド２２をスタイラス２０の接触位置を最突出
端とした半円状スキッドとすることにより、同図（Ａ）
に示す状態或いは同図（Ｃ）に示す検出手段１６の接触
角度が異なる状態であっても、それぞれスタイラス２０
の突出度等に与える影響が少なく、正確な表面粗さ測定
を行うことが可能となる。更に、駆動手段１２の結合部
材５２と、クランク状ロッド３０の連結部分を、図１４
に示す様に構成することで、駆動手段１２に対する検出
手段１６の位置をよりフレキシブルとすることができ
る。すなわち、連結凸部３２に設けられた位置決め突起
４２に対し、連結凹部３４に設けられた位置決め切欠４
６を複数設けることにより、各切欠４６ａ，４６ｂ，４
６ｃ，４６ｄに応じたクランク状ロッド３０の接合位置
を選択することができる。図１５（Ａ）は、クランク状
ロッドの他の実施例を示すもので、クランク状ロッド６
０の回転部分に板バネ６２を用いたものである。板バネ
６２を用いることにより構造がより簡略化されると共
に、板バネ６２のねじれを利用することにより、軸ＢＢ
の回りの回転θが可能となり、同図（Ｂ）に示すよう
に、またぎ型のスキッド６４がワーク６６のうねった表
面に追随することができる様になる。なお、本実施例に
おいて連結手段としてクランク状ロッドを用いたが、こ
れに限られるものではなく、各種形状の連結手段を用い
ることができる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる表面
粗さ測定装置によれば、駆動手段の駆動軸線上とは異な
る位置に検出手段を位置させることができる連結手段を
設けることとしたので、駆動手段の駆動軸線とは異なる
範囲の表面粗さ測定を簡易な構成の装置により測定する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定装置の
通常測定状態の説明図である。

【図２】図１に示した装置に連結手段を設置する状態の
説明図である。

【図３】図２に示した表面粗さ測定装置の組立完了状態
の説明図である。

【図４】図３に示した表面粗さ測定装置による測定状態
の説明図である。

【図５】図３に示した表面粗さ測定装置における駆動手
段と連結手段の連結部の説明図である。

【図６】図３に示した装置においてクランクガイドを用
いない場合の問題点の説明図である。

【図７】クランクガイドの作用の説明図である。

【図８】図３に示す装置においてクランクガイドを用い
ない場合の問題点の説明図である。

【図９】本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定装置の
具体例にかかる検出手段の縦断面図である。

【図１０】本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定装置
の連結手段の具体的構造の説明図である。

【図１１】本発明の一実施例にかかる表面粗さ測定装置
の駆動手段の具体的構造の説明図である。

【図１２】一般的ヘッドを有する検出手段を本発明にか
かる表面粗さ測定装置に用いた場合の問題点の説明図で
ある。

【図１３】本発明にかかる表面粗さ測定装置に好適な検
出手段のヘッドの説明図である。

【図１４】本発明の他の実施例にかかる表面粗さ測定装
置に用いられる駆動手段と連結手段の連結部の説明図で
ある。

【図１５】本発明の他の実施例に用いられるクランク状
ロッドの説明図である。

【符号の説明】

１０ 表面粗さ測定装置 １２ 駆動手段 １６ 検出手段 ３０ クランク状ロッド（連結手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の表面微細凹凸を検知する検出
   手段と、 前記検出手段を一定方向に駆動する駆動手段と、 を含む表面粗さ測定装置において、 前記検出手段を、前記駆動手段の駆動軸線とは異なる位
   置に配置し得る着脱自在の連結手段を備えたことを特徴
   とする表面粗さ測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、連結手段
   はクランク状ロッドよりなることを特徴とする表面粗さ
   測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、クランク
   状ロッドと駆動手段の接合状態は、駆動手段の駆動軸線
   円周周り方向に複数位置で位置決めできることを特徴と
   する表面粗さ測定装置。
4. 【請求項４】 被測定物の表面微細凹凸を検知する柱状
   の検出手段と、 該検出手段を連結手段を介して一定方向に駆動する駆動
   手段と、 を含む表面粗さ測定装置において、 その一端部に前記連結手段と着脱自在に連結する柱状部
   材を設け、前記検出手段の軸が前記柱状部材の軸と直交
   するように前記柱状部材の他端部近傍に板バネを介して
   前記検出手段を取り付けたことを特徴とする表面粗さ測
   定装置。