JP7646756B2 - スタイラス - Google Patents
スタイラス Download PDFInfo
- Publication number
- JP7646756B2 JP7646756B2 JP2023128085A JP2023128085A JP7646756B2 JP 7646756 B2 JP7646756 B2 JP 7646756B2 JP 2023128085 A JP2023128085 A JP 2023128085A JP 2023128085 A JP2023128085 A JP 2023128085A JP 7646756 B2 JP7646756 B2 JP 7646756B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stylus
- hard coating
- coating
- tip
- measured
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
- G01B5/016—Constructional details of contacts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B1/00—Measuring instruments characterised by the selection of material therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B5/202—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures of gears
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
測定用プローブは、それら精密機械部品の表面に接し表面の形状を測定するものである。測定方法の中でも、倣い測定と呼ばれる連続的に測定する方法では、ポイント測定に比べて測定点数が非常に多く、測定結果の信頼性は向上する。
倣い測定の最中にスタイラス先端のスタイラスチップの摩耗あるいは折損、先端の欠損等が発生した場合、測定のやり直しが発生したり、取得したデータの信頼性が損なわれる事態になる。また、スタイラスチップの摩耗による耐久寿命を延ばすためにスタイラスチップ本体を耐摩耗性に優れる超硬材料等にすると、高額になるばかりでなく、スタイラスチップの折損や先端の欠損のリスクが高くなる。
これらの問題については、測定圧や測定速度以外に、スタイラスチップの接触面の硬さ、表面性状、靭性等が影響を及ぼしていると推測される。
また、特許文献2には、そのような低摩擦化処理された先端球を有するスタイラスの製造方法が開示されている。
すなわち、従来開示されているスタイラスではスタイラスチップの耐久寿命と測定ワークに発生する傷の抑制が不十分な場合があるという課題がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、測定プローブ先端のスタイラスチップの摩耗やワークに発生する傷を抑え、耐久寿命を延ばすとともに測定ワークに発生する傷を抑制することが可能なスタイラスを提供することを課題とする。
前記スタイラスは、外周面において被測定物と接触するスタイラスチップと、一端が前記スタイラスチップと接続したスタイラスシャフトと、を有し、
前記スタイラスチップは、外周に硬質被膜を有し、
外周面から局部的に生じた高さ1μm以上の硬質被膜の突起を被膜突起と定義したとき、
前記スタイラスチップ外周面の前記被膜突起の個数が5個以下である0.10mm×0.10mmの領域を選択し得る、スタイラスに関する。
測定プローブの先端に設けられるスタイラスであって、
前記スタイラスは、外周面において被測定物と接触するスタイラスチップと、一端が前記スタイラスチップと接続したスタイラスシャフトと、を有し、
前記スタイラスチップは、外周に硬質被膜を有し、
外周面から局部的に生じた高さ1μm以上の硬質被膜の突起を被膜突起と定義したとき、
前記スタイラスチップ外周の前記被膜突起の個数が5個以下である0.10mm×0.10mmの領域を選択し得る、スタイラスである。
以下、その具体的実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
る。測定装置及び測定用プローブの構成は特に限定されず、例えば、歯車等の精密機械部品を測定するための三次元測定装置及びその測定用プローブに適用することができる。
図1を用いて、本実施形態に係るスタイラスを備えた測定用プローブについて説明する。
図1は、本実施形態に係るスタイラスを備えた測定用プローブの一例を示す模式図である、測定用プローブに装着されたスタイラスは、スタイラスシャフトとスタイラスチップから構成されている。図1中、上下方向を「径方向」、左右方向を「軸方向」とする。
図1に示すスタイラス1は、スタイラスシャフト10と、スタイラスシャフト10の先端側に設けられたスタイラスチップ11と、を有し、スタイラスシャフト10の一端はスタイラスチップ11と接続している。スタイラスチップ11の外周面を被測定物と接触させて測定を行う。スタイラスチップ11は、外周に硬質被膜を有する。
また、スタイラスチップ11の形状は、例えば、樽形、球形、半球形、円錐形、円柱形、円板形であってもよい。図2の(a)は球形、(b)はソロバン形を示す。
スタイラスチップ11は、外周に硬質被膜を有する。
硬質被膜は、少なくともスタイラスチップ11の外周の、接触部を含む一部を被覆していればよいが、製造上の観点から、スタイラスチップ11の外周全てを被覆していることが好ましい。また、硬質被膜はスタイラスシャフト10の外周の少なくとも一部を被覆していてもよい。
なお、スタイラスチップ11は、スタイラスチップ11の基材と最表面の硬質被膜との間に異なる被膜や下地層を有していてもよい。複数の被膜を有する場合、特段の記載がない限り以下「硬質被膜」とは最表面の硬質被膜を指す。
本明細書において、被膜突起とは、スタイラスチップ外周の硬質被膜表面を以下の条件で測定したときの、スタイラスチップの外周面から局部的に生じた高さ1μm以上の硬質
被膜の突起を指す。
図3は、硬質被膜表面の被膜突起を以下の条件にて観察した写真である。
硬質被膜:水素フリーDLC被膜 水素含有量0.3at% 膜厚4μm
測定機:キーエンス製レーザー顕微鏡 VK-X100
測定倍率:対物レンズ50倍
測定視野:0.20mm×0.27mm
図3中の例えば、φ1.7×1.6は、被膜突起の長径が1.7μm、被膜突起の高さが1.6μmであることを示す。
<被膜突起の個数測定方法>
硬質被膜表面の突起は以下の方法で測定する。株式会社キーエンス製レーザー顕微鏡VK-X100を用いて、対物レンズ50倍にて対象物表面のマイクロスコープ画像および3次元データを取得する。測定視野は0.20mm×0.27mmである。なお、測定視野は対象物であるスタイラスチップの大きさや形状に応じて適宜変更してもよい。撮影した画像を任意の0.10mm×0.10mm視野にトリミングした後、レーザー顕微鏡解析アプリケーション付属機能の自動ノイズ除去により画像取得時のデータ異常値を除去し、自動面傾き補正にて測定時の外周面の傾きを平面に補正する。その後、プロファイル画面にて画像内に水平線を引き、外周面に対し高さが1μm以上ある突起を測定し、その個数を0.10mm×0.10mmの領域に存在する被膜突起の個数とする。なお、高さ測定の際に突起の径も合わせて計測してもよい。
被膜突起の個数が3個以下である0.10mm×0.10mmの領域を選択することができると、さらに好ましい。このような0.10mm×0.10mmの領域を選択することができるように硬質被膜を形成すると、測定時の傷を抑制することができる。
被膜突起の長径は、好ましくは12μm以下であり、9μm以下がより好ましく、7μm以下が特に好ましい。被膜突起の長径が12μm以下であると、測定時の深い傷を抑制することができる。
い。硬質被膜の表面硬さが12GPa以上であることで、スタイラスチップ11の摩耗が
抑制される。また、硬質被膜の表面硬さが30GPa以下であると、硬質被膜の剥離の抑
制や製造上の観点から好ましい。硬質被膜の表面硬さは、15~28GPaがより好まし
い。
通常、耐摩耗性を考慮すると、硬質被膜の硬さは高い方が好まれるが、硬質被膜の硬さが高すぎると、硬質被膜の剥離が生じやすい傾向にあるため、上記範囲とすることが好ましい。
硬質被膜の表面硬さは、硬質被膜の材質や、成膜時の処理条件によって調整することが
できる。
なおスタイラスチップの基材と最表面の硬質被膜との間に他の被膜や下地層が存在する場合は、それらを含めた総厚さが上記範囲内であることが好ましい。
硬質被膜の厚さは、成膜時の条件によって適宜調整することができる。
更に、前記ナノインデンテーション試験により測定された、塑性変形仕事量(Wplast)は6.4nJ以上であることがより好ましい。また、塑性変形仕事量(Wplast)の上限値は特に限定されないが、大きすぎると耐摩耗性の要求を満たす硬度を維持できないため、10.5nJ以下であれば好適である。
上記範囲を満たすことで、良好な耐摩耗性と測定時の衝撃負荷による被膜剥離の抑制を両立できる。
Wtotal = Wplast+ Welast (1)
性変形仕事率は33.0%以上であることがより好ましく、34.0%以上であることがさらに好ましい。また、塑性変形仕事率の上限値は特に限定されないが、45.0%以下であれば好適である。
上記範囲を満たすことで、良好な耐摩耗性と測定時の衝撃負荷による被膜剥離の抑制を両立できる。
ηplast = (Wplast/ Wtotal ) × 100(%) (2)
上記範囲を満たすことで、良好な耐摩耗性と測定時の衝撃負荷による被膜剥離の抑制を両立できる。
水素を含まないDLC被膜を形成する方法は、既知の方法を用いることができ、イオンプレーティング法やスパッタリング法などがあげられる。
at%以下であることが好ましい。
また、スタイラス基材上にCr、Ti、またはSi等を含む下地層を備えても良い。下地層を設けることで、スタイラスチップの基材と硬質被膜との密着性を向上させることができる。
上記工程を経て本実施形態に係るスタイラスが完成するが、成膜後にバフ加工などの表面加工を施してもよい。
図4に示す検査装置にプローブを装着し、下記条件で円筒形ワークに接触させ、表2に示す所定の試験時間ワークを回転させた。試験前後のスタイラスチップのワークと接触する部分をマイクロスコープで観察し、摩耗量を算出した。
試験条件
押し込み量(力):150μm(約25g)
スタイラスチップ:ソロバン形 φ1.5mm
ワーク直径:φ70mm
ワーク材質:合金工具鋼
ワーク表面粗さ:Ra1.5mm
ワーク回転速度:1.5rpm(走査速度5.5mm/秒)
スタイラスチップとの接触によりワークに発生する擦り傷については、往復動摩耗試験機を用いて、上述の摩耗試験より厳しい、下記条件で試験を行った。
試験条件
押付け荷重:2.5N
ストローク:50mm
速度:100ストローク/分
潤滑油:無し(無潤滑=ドライ)
上試験片:スタイラスチップ
下試験片:クロムモリブデン鋼 表面を鏡面仕上げ
試験時間:30秒
評価基準としては、試験後に下試験片に発生した擦り傷の深さと本数を測定し、深さ1.5μm以上の傷が発生した場合をNG、発生しなかった場合をOKとした。また、深さ0.5μm以上1.5μm未満の傷が5本以上発生した場合を×、1~4本発生した場合を○、発生しなかった場合を◎とした。結果を表3に示す。
10 スタイラスシャフト
11 スタイラスチップ
12 接触部
13 プローブ
Claims (7)
- 測定プローブの先端に設けられるスタイラスであって、
前記スタイラスは、外周面において被測定物と接触するスタイラスチップと、一端が前記スタイラスチップと接続したスタイラスシャフトと、を有し、
前記スタイラスチップは、外周にナノインデンテーション硬さが12GPa以上30GPa以下である硬質被膜を有し、
外周面から局部的に生じた高さ1μm以上の硬質被膜の突起を被膜突起と定義したとき、
前記スタイラスチップ外周面の前記被膜突起の個数が5個以下である0.10mm×0.10mmの領域を少なくとも1箇所有する、スタイラス。 - 前記硬質被膜の前記0.10mm×0.10mmの領域における被膜厚さが3μm以上10μm未満である、請求項1に記載のスタイラス。
- 前記硬質被膜は、水素含有量が5.0at%以下のDLC硬質被膜である、
請求項1に記載のスタイラス。 - 前記硬質被膜は、ナノインデンテーション試験により荷重100mNで測定された、塑性変形仕事量(Wplast)が6.0nJ以上である、
請求項1に記載のスタイラス。 - 前記硬質被膜は、ナノインデンテーション試験により荷重100mNで測定された、下記式(1)で計算される全仕事量(Wtotal)が18.0nJ以上である、
請求項1に記載のスタイラス。
Wtotal = Wplast+ Welast (1) - 前記硬質被膜は、ナノインデンテーション試験により荷重100mNで測定された、下記式(2)で計算される塑性変形仕事率(ηplast)が32.4%以上である、
請求項1に記載のスタイラス。
ηplast = (Wplast/ Wtotal ) × 100(%) (2) - 前記硬質被膜は、ナノインデンテーション試験により荷重100mNで測定された、ナノインデンテーション硬さ(HIT)と塑性変形仕事量(Wplast)の比率(HIT/Wplast)が4.5GPa/nJ以下である、
請求項1~6のいずれか1項に記載のスタイラス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023128085A JP7646756B2 (ja) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | スタイラス |
| CN202480008746.9A CN120584268A (zh) | 2023-08-04 | 2024-07-31 | 测针 |
| PCT/JP2024/027410 WO2025033295A1 (ja) | 2023-08-04 | 2024-07-31 | スタイラス |
| US19/137,473 US20260016274A1 (en) | 2023-08-04 | 2024-07-31 | Stylus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023128085A JP7646756B2 (ja) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | スタイラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2025023712A JP2025023712A (ja) | 2025-02-17 |
| JP7646756B2 true JP7646756B2 (ja) | 2025-03-17 |
Family
ID=94534782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023128085A Active JP7646756B2 (ja) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | スタイラス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20260016274A1 (ja) |
| JP (1) | JP7646756B2 (ja) |
| CN (1) | CN120584268A (ja) |
| WO (1) | WO2025033295A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006201105A (ja) | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Mitsutoyo Corp | 三次元測定装置及びそれに用いられるプローブ |
| JP2014176927A (ja) | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Mitsubishi Materials Corp | 交換式切削ヘッド |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3633837B2 (ja) * | 1999-03-10 | 2005-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 被覆工具 |
| JP2007083370A (ja) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 被覆部材、被覆部材の被覆方法 |
| BR102013031138B1 (pt) * | 2013-12-03 | 2020-10-27 | Mahle International Gmbh | anel de pistão |
| US11867295B2 (en) * | 2021-09-30 | 2024-01-09 | Tpr Co., Ltd. | Sliding member |
-
2023
- 2023-08-04 JP JP2023128085A patent/JP7646756B2/ja active Active
-
2024
- 2024-07-31 CN CN202480008746.9A patent/CN120584268A/zh active Pending
- 2024-07-31 US US19/137,473 patent/US20260016274A1/en active Pending
- 2024-07-31 WO PCT/JP2024/027410 patent/WO2025033295A1/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006201105A (ja) | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Mitsutoyo Corp | 三次元測定装置及びそれに用いられるプローブ |
| JP2014176927A (ja) | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Mitsubishi Materials Corp | 交換式切削ヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20260016274A1 (en) | 2026-01-15 |
| WO2025033295A1 (ja) | 2025-02-13 |
| CN120584268A (zh) | 2025-09-02 |
| JP2025023712A (ja) | 2025-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5351875B2 (ja) | 塑性加工用金型およびその製造方法、ならびにアルミニウム材の鍛造方法 | |
| JP5575989B2 (ja) | シリンダとピストンリングとの組合せ | |
| JP6525310B2 (ja) | 被覆工具 | |
| US12220748B2 (en) | Coated cutting tool | |
| JP5765627B2 (ja) | 耐久性に優れる被覆工具およびその製造方法 | |
| JP2015528531A (ja) | 摩擦低減特性および摩耗低減特性が強化されたアークpvdコーティング | |
| JP6034579B2 (ja) | 耐久性に優れる被覆工具 | |
| JP4827204B2 (ja) | 塑性加工用被覆金型およびその製造方法 | |
| KR20190077459A (ko) | 금형 및 그 제조 방법 | |
| JP7646756B2 (ja) | スタイラス | |
| JP5098657B2 (ja) | 硬質皮膜被覆部材 | |
| JP2012228735A (ja) | 耐摩耗性に優れる被覆工具およびその製造方法 | |
| JP7410385B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
| JP5353613B2 (ja) | 被覆超硬合金部材 | |
| JP4473592B2 (ja) | Dlcコーティング膜 | |
| JP2011127205A (ja) | 潤滑剤付着性および耐久性に優れた被覆金型およびその製造方法 | |
| JP4761374B2 (ja) | 内燃機関用ピストンリング | |
| JP2020033622A (ja) | 摺動部材 | |
| JP7622000B2 (ja) | 摺動部材 | |
| US12163214B2 (en) | Coated mold, method for manufacturing coated mold, and hard coat-forming target | |
| JP2012136775A (ja) | 耐付着性に優れる被覆金型およびその製造方法 | |
| JP2022017719A (ja) | 薄膜炭素材料及びその製造方法 | |
| JP7093899B1 (ja) | 高耐摩耗性被膜を備えた摺動部材 | |
| JP2012208073A (ja) | 寸法測定治具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240709 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20240709 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240924 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241111 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250204 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250305 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7646756 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |