JPH0814809A - 薄板の表面粗さ測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄鋼板の表面粗さ測定を自動化し、測定の効
率化、高精度化を図る。 【構成】 試験片投入部１４、測定部１６、ＯＫストッ
カ２２、ＮＧストッカ２４及び標準片収納部２６を、ロ
ボット１２先端のロボットハンドの旋回軌道に沿って配
置し、コンピュータ２８からの指令に従い、ロボットハ
ンドにより試験片を試験片投入部１４より測定部１６へ
搬送し、測定を行い、測定後の試験片を測定結果に応じ
て、ＯＫストッカ２２あるいはＮＧストッカ２４に排出
することにより、粗さ測定を自動化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄鋼板の表面粗さ試験
の自動化を達成することができる薄板の表面粗さ測定技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄鋼板について、プレス成形性、
塗膜鮮映性等に及ぼす表面性状の影響が大きいことか
ら、特に自動車ユーザーを中心に、２次元表面粗さの工
程出荷試験ニーズが高かった。これに対し従来、表面粗
さ測定は手動で行われていたため、試験精度を上げるに
は熟練を要し、多くの労力と時間を必要としていた。こ
のため、最近、表面粗さ測定装置を自動化する試みも行
われている。

【０００３】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、薄鋼板の２次
元表面粗さ測定を自動化する場合に、試験片サイズが異
なる場合、試験片の端面バリや反り等による形状誤差が
生じたり、試験片払出し、標準片測定等においても課題
が多く、実用化は難しいという問題があった。

【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、薄鋼板の表面粗さ試験の自動化を達
成することができる薄板の表面粗さ測定技術を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、試験片を供給
する試験片供給手段と、測定に用いるための標準片を収
納する標準片収納手段と、試験片の測定を行う測定手段
と、試験片を払出す払出し手段と、前記試験片供給手段
から供給される試験片を把持し、該試験片を上記各手段
へ移動させるロボットハンドを有したロボットと、を備
え、前記試験片供給手段、標準片収納手段及び測定手段
が、それぞれ前記ロボットハンドの旋回軌道に沿って配
設されていることにより、前記目的を達成するものであ
る。

【０００６】本発明は又、前記測定の結果、不良と判定
された試験片を保管する保管手段を、前記ロボットハン
ドの旋回軌道上に配設したことにより、同様に前記目的
を達成したものである。

【０００７】本発明は又、前記保管手段を、試験片を積
層して保管する収納具であって、積層する板面と所定傾
斜角をなす光軸を有する光源と、試験片積層方向に、積
層高さ分、並設された複数個の遮光式光電センサと、前
記光電センサの光路となる窓を両側面に有し、天井と前
面が開放されている運搬枠とを備えたものとしたことに
より、同様に前記目的を達成したものである。

【０００８】本発明は又、前記運搬枠の底面に、試験片
出し入れ方向で、奥の方が低くなる傾斜を設けたことに
より、同様に前記目的を達成したものである。

【０００９】本発明は又、前記測定手段が、触針式表面
粗さ測定を行うもので、前記標準片収納手段が、高さ倍
率確認用の２軸スケール校正用標準片と、触針摩耗度確
認用基準片を併置したことにより、同様に前記目的を達
成したものである。

【００１０】本発明は又、前記測定手段を本装置の他の
各手段と機械的に絶縁し、振動が伝わらないようにした
ことにより、同様に前記目的を達成したものである。

【００１１】本発明は又、前記測定手段が、試験片の傾
きを水平に補正する傾斜調整機構を有することにより、
同様に前記目的を達成したものである。

【００１２】本発明は又、前記測定手段が、試験片を受
台面に吸着固定させる機能を有することにより、同様に
前記目的を達成したものである。

【００１３】本発明は又、前記測定手段が、試験片裏面
より小さい受台面を有することにより、同様に前記目的
を達成したものである。

【００１４】本発明は又、試験片表面を１次元又は２次
元に走査して表面性状を測定する薄板の表面粗さ測定方
法において、予備走査を行い、試験片測定面の傾きを最
小自乗法によって求め、該試験片の傾きを水平に補正し
た上で、本走査を行うことにより、同様に前記目的を達
成したものである。

【００１５】本発明は更に、試験片表面を１次元又は２
次元に走査して表面性状を測定する薄板の表面粗さ測定
方法において、測定の結果、不良と判定された試験片を
ロボットハンドで水平に保持して、該試験片を再試験の
ために保管する保管手段まで移動し、該保管手段の運搬
枠の天井又は前面から、前記試験片を、水平に保持した
まま挿入し、該運搬枠底面又は、その上に積層された試
験片の最上層より一定距離まで近付けてから、試験片を
落下するようにして、試験片の損傷を防止したことによ
り、同様に前記目的を達成したものである。

【００１６】

【作用】本発明によれば、試験片供給手段、標準片収納
手段、測定手段及び払出し手段をそれぞれロボットハン
ドの旋回軌道に沿って配設したので、該ロボットハンド
により、前記試験片供給手段から試験片を受け取り、該
試験片を前記測定手段へ移動させて測定を行い、その後
該試験片を払出し手段へ移動させる一連の作業を行う場
合、あるいは、前記標準片収納手段より標準片を取り出
して測定手段へ移動し、該標準片の測定を行い、再び該
標準片を前記標準片収納手段へ戻すという作業を行う場
合に、ロボットハンドの動きを小さくすることができる
ため、これら一連の作業を効率良く行うことが可能とな
り、ひいては上記一連の作業を容易に自動化、省力化す
ることが可能となる。

【００１７】又、前記測定の結果、不良と判定された試
験片を保管する保管手段を、前記ロボットハンドの旋回
軌道上に配設した場合には、不良試験片の分別作業も効
率良く行うことができ、前記払出し手段とは別に、不良
試験片を保管できるので、再試験が容易となる。

【００１８】又、前記保管手段の、試験片を積層して保
管する部分は、天井と前面が開放されている運搬枠とし
た場合には、取り外しが容易である。

【００１９】又該運搬枠は両側面に窓を有し、その窓か
ら、積層する板面と所定傾斜角をなす光を照射し、遮光
式光電センサにより試験片の積層高さを検出するように
した場合には、測定の結果不良と判定された試験片を前
記ロボットハンドにより保管手段に収納する際、積層し
た試験片上の適切な高さより該試験片を静かに落下させ
ることができ、試験片の損傷を防止することができる。

【００２０】又、前記試験片を収納する運搬枠の底面
に、試験片出し入れ方向で、奥の方が低くなる傾斜を設
けた場合には、試験片を落下させて収納する際、試験片
がスライドして容易に確実に収納される。

【００２１】又、前記測定手段を触針式表面粗さ測定装
置とし、前記標準片収納手段が、高さ倍率確認用の２軸
スケール校正用標準片と、触針摩耗度確認用基準片の２
つを備えるようにした場合には、定期的に該標準片の測
定を行うことにより常に測定精度を一定に保つことがで
きる。

【００２２】又、前記測定手段を本装置の他の手段と機
械的に絶縁し、振動が伝わらないようにした場合には、
確実で高精度の測定が保障される。

【００２３】又、前記測定手段が、試験片の傾きを水平
に補正する傾斜調整機構を備えるようにした場合には、
試験片の状態によらず正確な測定が可能である。

【００２４】又、前記測定手段が試験片を受台面に吸着
固定させる機能を備えるようにした場合には、試験片が
反って曲がっていても、平らに固定することができる。

【００２５】又、前記測定手段が試験片裏面より小さい
受台面を有するようにした場合には、試験片端部のバリ
の影響を受けることなく試験片を確実に受台面に固着す
ることができる。

【００２６】又、測定の際、予備走査を行って試験片測
定面の傾きを最小自乗法によって求め、該試験片の傾き
を水平に補正した上で本走査をするようにした場合に
は、高精度の測定が可能である。

【００２７】更に、測定の結果、不良と判定された試験
片をロボットハンドで水平に保持して、該試験片を再試
験のために保管する保管手段まで移動し、該保管手段の
運搬枠の天井又は前面から前記試験片を、水平に保持し
たまま挿入し、該運搬枠底面又は、その上に積層された
試験片の最上層より一定距離まで近付けてから試験片を
落下するようにした場合には、試験片の損傷を防止する
ことができ、正確な再試験が可能となる。

【００２８】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２９】図１は、本発明に係わる一実施例の表面粗
さ測定装置全体の概略を示す平面構成図である。

【００３０】なお、本装置は明神工機株式会社及び株式
会社日本技術センターによって製作されたものである。

【００３１】図１において、１０は本実施例による表面
粗さ測定装置であり、周囲から埃等の飛び込みがないよ
うに全面アクリルカバーで覆われている。１２は試験片
の移動を行うロボット、１４は試験片を供給する試験片
投入部、１６は測定部、１８は測定器、２０は振動を防
ぐ除震台である。又、２２は測定の結果良（ＯＫ）と判
定された試験片を払出すＯＫストッカ、２４は測定の結
果不良（ＮＧ）と判定された試験片を払出すＮＧストッ
カである。２６は標準片収納部であり、ここに収納され
た標準片は定期的に測定される。又、２８は本測定装置
の制御を行うマイクロコンピュータである。

【００３２】又図２は、本実施例による表面粗さ測定試
験の処理の流れを示すフローチャートである。

【００３３】以下、このフローチャートを用いて測定試
験の処理について詳しく説明する。

【００３４】図２のステップ１００において、これから
測定試験を行う試験片の登録を行う。ステップ１０２
で、マイクロコンピュータ２８を操作して試験条件の設
定等を行い、ステップ１０４で試験片を試験片投入部１
４にセットする。

【００３５】試験片投入部１４は、図３に示すような構
成で、試験片３０をサイズ決めガイド３２の中へ水平に
積層してセットするようになっており、サイズ決めガイ
ド３２は、サイズ決めハンドル３４を回すことにより、
試験片の大きさに合せて位置を変えることができる。

【００３６】以上の操作は人力で手動によって行われる
が、次のステップ１０６でマイクロコンピュータ２８に
より試験開始を指示すると、ここから後はマイクロコン
ピュータ２８の制御により自動的に処理が行われる。

【００３７】ステップ１０８において、ロボット１２に
より試験片を試験片投入部１４から測定部１６へ搬送す
る。具体的には、図３において、積層された試験片３０
の一番上の１枚を、吸着盤３６により吸着して持ち上
げ、持ち上げた該試験片３０を、ロボット１２が把持し
て搬送する。この時、２枚を一緒に持ち上げないように
マグネットフロータ３８により一番上の１枚を磁力の反
発によって浮き上がらせるようにしている。又、試験片
の有無を光電センサ（図示せず）により確認している。

【００３８】又、ロボット１２は図４に示すように、ア
ーム１２Ａの先端にロボットハンド１２Ｂを有してお
り、各部分は図に矢印で示すように自由に回動可能であ
る。ロボットハンド１２Ｂを拡大したものが図２の右の
図であり、ハンド部にウレタンゴム１２Ｃを圧入して、
試験片搬送、反転時に試験片が落下しないような構造に
なっている。

【００３９】試験片が測定部１６に搬送され、測定台の
上に置かれると、次のステップ１１０において、真空吸
着により試験片が測定台上に固定される。この時、測定
台は最小の試験片の大きさより小さく設計してあるた
め、試験片端部の、バリの影響を受けることがない。

【００４０】測定部１６の構成を図５に示す。測定台４
０表面には真空吸着口４２が５つずつ２列に並んでお
り、中央の孔が他より大きくなっている。このため試験
片が確実に吸着固定される。又近接スイッチ４４により
試験片の有無を確認するようにしている。

【００４１】前記試験片の真空吸着の様子を図６に断面
図で示す。本実施例の測定台は、剛性の小さい薄板を安
定して測定するために、真空吸着によって試験片を保持
する機能を有している。

【００４２】測定台４０の上に曲がった試験片３０を置
くと、図６（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すような状態とな
る。この状態で粗さ測定を行うと、剛性の小さい試験片
では測定針圧による振動が測定精度に悪影響を及ぼす恐
れがある。そこで、測定台４０に加工された真空吸着口
４２から真空吸着をかけると、図６（Ｃ）に示すように
試験片３０は測定台４０に密着し、針圧による振動の影
響を免がれることができる。

【００４３】なお、厚い試験片等で、真空吸着をかけて
も（Ｃ）のように測定台に密着しない場合は、試験片
に、針圧の振動に耐えられる十分な剛性があると考えら
れる。又、試験片と測定台が密着しない状態で真空吸引
を続けると、吸引による空気流が試験片を震動させるの
で、真空スイッチ（図示せず）により吸着確認を行い、
真空吸引を行っている時に吸着確認信号がＯＮとならな
い場合には真空吸引をＯＦＦするように制御を行ってい
る。

【００４４】又、測定台４０は回転パルスステージ４６
の上に乗っており、ステップ１１２において、この回転
パルスステージ４６によって測定台４０を回転し、測定
方向を変えることができる。

【００４５】又、測定器１８の先頭についている触針１
８Ａにより、予備的な測定が行われ、データを最小自乗
法により処理する。試験片が傾いている場合には、ステ
ップ１１４において、傾斜ステージ４８により傾斜補正
が行われる。

【００４６】ステップ１１６において、粗さ測定が行わ
れる。これは、最初の条件設定に基づいて、縦方向、横
方向、対角線方向の３方向について、適当な組合せで行
われる。Ｙ軸パルスステージ５０により、同一方向を同
一ピッチにて複数回測定を行う。

【００４７】測定後、ステップ１１８で一次判定を行
い、ＯＫの場合にはステップ１２０へ進み、結果表示、
印刷、上位伝送を行い、ステップ１２２で真空吸着を解
除する。その後、ステップ１２４でロボットハンド１２
Ｂにより再び試験片を保持して搬送し、ＯＫストッカ２
２へ廃棄し、ステップ１３４へ進む。

【００４８】一方、ステップ１１８の判定でＮＯの場合
は、ステップ１２６へ進み、結果表示、印刷の後、ステ
ップ１２８で真空吸着を解除する。ステップ１３０で、
ロボットハンド１２Ｂにより試験片を保持して、ＮＧス
トッカ２４まで搬送し、再試験用に回収する。

【００４９】ＮＧストッカ２４は、図７に示すようにカ
セット台５２上に試験片を積層して保管するカセット５
４を設置しているので、取り外し、移動が容易な構成と
なっている。カセット５４の両側面には窓が開いてお
り、遮光式光電センサ５６により積層された試験片の高
さを検出し、適当な高さ（例えば１０mm）まで、ロボッ
トハンド１２Ｂで試験片を保持して、衝撃のないように
落下させるようにしている。この時、光電センサ５６の
光軸が水平だと、試験片端部のバリのため、試験片の間
にできる隙間を光が突き抜けてしまい正しい高さの検出
ができなくなる恐れがあるため、図に示すように、光電
センサ５６は少し傾けて（例えば１０°）配設されてい
る。

【００５０】又、カセット５４の底面は、奥の方が低く
なるように傾斜θを設けてあり、試験片がスライドして
確実に収納されるようになっている。本実施例ではθ＝
１５°としている。

【００５１】次にステップ１３２において、最初に登録
された試験片の測定が全て終了したかどうか判定し、未
だ試験片が残っていればステップ１０８へ戻り測定を続
ける。未だ試験片が残っているかどうかの確認は、試験
片投入部１４の光電センサによって行われる。

【００５２】全ての試験片について測定が終了したら、
ステップ１３４で、不良（ＮＧ）品があるかどうかチェ
ックし、もしあれば、ステップ１０２へ戻り、不良品に
ついて再び測定を行う。なお、ＮＧ品測定時はＹ軸パル
スステージ５０を＋１．０mm移動し、前回の測定と少し
場所を変えて測定を行う。

【００５３】ステップ１３４の判定でＮＧ品がなければ
ステップ１３６で試験終了とする。

【００５４】又、測定精度を一定に保つために、定期的
に標準片の測定が行われる。標準片は図８に示すような
標準片収納部２６に上下２段に収納されており、上段の
標準片I ５８は倍率確認用であり、下段の標準片II６０
は触針摩耗チェック用である。又、光電センサにより、
標準片の有無を確認するようにしており、取出し口以外
は全面アクリルカバーで覆い、基準面での埃、ゴミ等の
付着を防止している。

【００５５】なお、本実施例に係る装置は、明神工機株
式会社及び株式会社日本技術センターによって製作され
たものである。

【００５６】又、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、ロボットハンドによる試験片の把
持方法も、機械的力によるものの他、真空吸着でもよ
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
表面粗さ測定の自動化を達成することができ、省力化、
効率化及び測定精度の高度化、安定化を図ることができ
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の表面粗さ測定装置全体の概略を示す
平面構成図

【図２】本実施例による表面粗さ測定の処理の流れを示
すフローチャート

【図３】本実施例による試験片投入部の構成を示す斜示
図

【図４】本実施例によるロボットを示す斜示図

【図５】本実施例による測定部を示す斜示図

【図６】同じく測定部の試験片吸着の様子を示す一部断
面を含む側面図

【図７】本実施例による再試験片を保管するＮＧストッ
カを示す斜示図

【図８】本実施例による標準片収納部を示す斜示図

【符号の説明】

１０…表面粗さ測定装置 １２…ロボット １４…試験片投入部 １６…測定部 １８…測定器 ２０…除震台 ２２…ＯＫストッカ ２４…ＮＧストッカ ２６…標準片収納部 ２８…コンピュータ（ＣＰＵ）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片を供給する試験片供給手段と、 測定に用いるための標準片を収納する標準片収納手段
   と、 試験片の測定を行う測定手段と、 試験片を払出す払出し手段と、 前記試験片供給手段から供給される試験片を把持し、該
   試験片を上記各手段へ移動させるロボットハンドを有し
   たロボットと、を備え、 前記試験片供給手段、標準片収納手段及び測定手段が、
   それぞれ前記ロボットハンドの旋回軌道に沿って配設さ
   れていることを特徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記測定の結果、不良
   と判定された試験片を保管する保管手段を、前記ロボッ
   トハンドの旋回軌道上に配設したことを特徴とする薄板
   の表面粗さ測定装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記保管手段を、試験
   片を積層して保管する収納具であって、 積層する板面と所定傾斜角をなす光軸を有する光源と、 試験片積層方向に、積層高さ分、並設された複数個の遮
   光式光電センサと、 前記光電センサの光路となる窓を両側面に有し、天井と
   前面が開放されている運搬枠と、 を備えたものとしたことを特徴とする薄板の表面粗さ測
   定装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記運搬枠の底面に、
   試験片出し入れ方向で、奥の方が低くなる傾斜を設けた
   ことを特徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
   測定手段が、触針式表面粗さ測定を行うもので、前記標
   準片収納手段に、高さ倍率確認用の２軸スケール校正用
   標準片と、触針摩耗度確認用基準片を併置したことを特
   徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記
   測定手段を本装置の他の各手段と機械的に絶縁し、振動
   が伝わらないようにしたことを特徴とする薄板の表面粗
   さ測定装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記
   測定手段が、試験片の傾きを水平に補正する傾斜調整機
   構を有することを特徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかにおいて、前記
   測定手段が、試験片を受台面に吸着固定させる機能を有
   することを特徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記
   測定手段が、試験片裏面より小さい受台面を有すること
   を特徴とする薄板の表面粗さ測定装置。
10. 【請求項１０】試験片表面を１次元又は２次元に走査し
    て表面性状を測定する薄板の表面粗さ測定方法におい
    て、 予備走査を行い、試験片測定面の傾きを最小自乗法によ
    って求め、 該試験片の傾きを水平に補正した上で、本走査を行うこ
    とを特徴とする薄板の表面粗さ測定方法。
11. 【請求項１１】試験片表面を１次元又は２次元に走査し
    て表面性状を測定する薄板の表面粗さ測定方法におい
    て、 測定の結果、不良と判定された試験片をロボットハンド
    で水平に保持して、該試験片を再試験のために保管する
    保管手段まで移動し、 該保管手段の運搬枠の天井又は前面から、前記試験片
    を、水平に保持したまま挿入し、 該運搬枠底面又は、その上に積層された試験片の最上層
    より一定距離まで近付けてから、試験片を落下するよう
    にして、試験片の損傷を防止したことを特徴とする薄板
    の表面粗さ測定方法。