JP4778512B2 - 測定される対象物上の薄層の厚さを測定する測定デバイスに適応する較正デバイス - Google Patents

Description

本発明は、測定される対象物上の薄層の厚さを測定する測定デバイスに適応する較正デバイスに関しており、較正デバイスは、平坦上面と平坦下面を有する較正面を備え、平坦上面と平坦下面は、互いから所定の距離に設けられる。

層の厚さを測定する汎用の手動測定デバイスが、会社、Ｈｅｌｍｕｔ Ｆｉｓｃｈｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．、ＫＧ Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｅｒ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ｕｎｄ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋによるパンフレットから知れている。この非破壊の、高速でかつ正確な層厚測定は、層の測定の用途に設けられる。層厚測定は、例えば、数μｍから２，０００μｍまでの範囲を含む。

層厚を測定する場合、測定方法は、それぞれ、測定される対象物または基本材料に応じて選択される。例えば、亜鉛、クロム、銅、すずなどの強磁性基本材料上の非磁性層、あるいは、それぞれ、鉄または鋼上の、顔料、塗料、プラスチック、エナメルを測定するのに、磁気誘導法が使用される。例えば、アルミニウム、真鍮、または亜鉛上の、顔料、塗料、またはプラスチックなどの非鉄金属上の非導電性層と、アルミニウムの陽極酸化処理された層は、渦電流法によって決定される。

測定を行う場合、信号線または無線によって測定デバイスと接続される測定プローブが、測定される測定対象物の層上にセットされるものが提供される。例えば、１秒未満の短い測定期間後に、測定値が、測定デバイスによって記録され、ディスプレイを介して出力される。

層厚を正確に測定する場合、測定デバイスは、対応する測定対象物に関して、少なくとも標準化されるか、または、較正されることが必要である。測定対象物の特性が、わずかだけでも変わってしまうとすぐ、標準化が必要である。標準化のために、プローブの特性曲線のゼロ点偏移が起こることがあり、ゼロ点偏移（対応するプローブについて較正される）は、測定デバイスに記憶される。較正によって、公称値と実際の値との差が決定され、補正される。実際の値は、測定デバイス上で指示される値であり、公称値は、較正標準に相当する値である。基本材料の透磁率または電気伝導率の差を、較正によって、それぞれ考慮する。ここで、それぞれ、測定タスクまたは測定対象物に対して、測定デバイスを調整するために、較正デバイスは、膜または箔の形態で使用される。

測定対象物の幾何形状が、標準状態から著しく逸脱する場合、マスター較正をさらに実施する。４つの異なる較正値を考慮する、いわゆる、マスター較正を実施するために、較正デバイス、例えば、それぞれ、異なる厚さの４つの較正箔が、同様に、使用される。

較正を実施するために、これらの較正箔が、測定対象物のプレーナ表面上に加えられる。不注意に取り扱われる場合、較正箔と測定対象物の表面との間に、空隙が形成され、空隙によって、較正が不正確になる。較正箔のサイズと平面形デザインのために、湾曲表面の較正は、時間がかかり、一定の経験を必要とする。

したがって、本発明は、プレーナ表面と湾曲表面を有する測定対象物について層厚を測定する測定デバイスの較正を可能にする較正デバイスを、簡単でかつ安全な方法で作成するという目的に基づく。

この目的は、本発明に従って、請求項１の特徴によって解決される。本発明の他の有利な実施態様と開発形態は、他の請求項に示される。

本発明による較正デバイスの実施形態は、較正面が、縁エリアに対して、ある程度自由に移動できるように配置され、少なくとも１つの遷移エリアを通じて保持されることを可能にする。これは、空気クッションの形成を防止する。縁エリアと較正面との間で、空気をさらに逃がすことができる。同時に、較正面は、遷移エリアを通じて、縁エリアの平面から少なくとも部分的に旋回可能に場所を保持され（これは、特に、湾曲した対象物について達成されることになる）、測定プローブを較正面上にセットした後、測定デバイスに対する、測定プローブの接触点における対象物上の較正面の接触が、専用に存在することができる。本発明による、この較正デバイスによって、検査されるプレーナ表面を有する対象物の較正において、空隙の形成を回避することができ、測定対象物の湾曲した表面の場合に、規定された設置を達成することができる。

本発明の有利な実施態様によれば、較正面は、少なくとも部分的に縁エリアによって囲まれることが提供される。そのため、較正面を、保護するように配置することができ、較正面に触れない状態で、取り扱いが容易になる。

有利な実施態様によれば、較正デバイスの較正面のサイズは、測定プローブの接触球形キャップのサイズと同じか、または、少なくとも少し大きいように設計される。それに応じて、較正面は、非常に小さくなるように設計され、平面上に設置することによって、下にある空気の容易な排出を可能にし、迅速な接触を確実にさせる。湾曲した表面の較正の場合、万一必要になると、測定プローブの設置後に、負担のかかっていない位置からの、較正面のわずかの変位が可能になる。

有利には、較正面が、プローブ先端部またはプローブ先端部のハウジングと同じか、または、少なくとも少し大きいように設計されることが提供される。これは、容易でかつ制御された着座を可能にする。同時に、測定プローブを着座させる位置は、較正を実施するために、ユーザに対して選定される。

本発明の別の有利な実施態様によれば、較正面は、デザインが円形であることが提供される。これは、たいてい丸いハウジングを備える測定プローブの位置決めを容易にする。移動可能な舌状部の中心の周りの同心円は、測定プローブの規定された着座を容易にする。

本発明の有利な実施態様によれば、較正面、少なくとも１つの縁エリア、および少なくとも１つの遷移エリアは、平面形材料で作られ、較正面と縁エリアは、スロット形状スリットによって、少なくとも部分的に切り離される。これは、簡単で費用がかからないと共に精密な較正デバイスの製造を可能にする。平面形材料を使用するため、一体式較正デバイスを作ることができ、較正面は、遷移エリアを介して、較正面を少なくとも部分的に囲む縁エリアに接続される。これは、簡単な取り扱いも可能にする。

少なくとも１つの縁エリアと少なくとも１つの遷移エリアを備える較正面は、有利には、一定の厚さを有する平面形材料から設計される。これは、較正デバイスが、その位置合わせと独立に、測定対象物上にセットされるという利点を有する。さらに、一定の厚さの平面形材料が使用され、その材料は、さらに、規定された表面上で特に均一な厚さを有するため、製造が、簡単になる。

本発明の有利な実施態様によれば、較正面の外側の少なくとも１つのスロット形状開口は、少なくとも、較正面の長手方向軸または横方向軸上に設けられることが提案される。この開口は、較正デバイスを湾曲した表面上にセットするときに、検査窓として使用される。それによって、精密な位置合わせが可能になり、かつ、容易になる。さらに、この開口は、較正デバイスが、プレーナ表面上にセットされるときに、閉囲された空気を放出するのに使用することができる。

本発明の第１の代替の実施態様によれば、少なくとも１つの遷移エリアは、デザインがリッジ形状であるものが提供される。それによって、較正面は、あるタイプのウォブル板として認識される。そのため、較正面は、Ｚ軸方向にだけでなく、リッジ形状の遷移エリアの長手方向軸を中心とする回転移動によっても、平面から変位可能となる。それによって、較正面は、較正デバイスの平面からの大きな移動自由度が与えられる。

リッジ形状遷移エリアは、有利には、スロット形状開口を備える。検査窓の有利なデザインに加えて、そのデザインは、このリッジ形状遷移エリアがその幅を低減されるという作用と、リッジエリアの開口とスロット形状スリットとの間に腕部が形成され、腕部が、変位および／またはねじれを容易にし、かつ、較正面を柔軟に保持するという作用も有する。

本発明の別の実施態様によれば、少なくとも１つの遷移エリアは、デザインがリング形状であるものが提供される。スロット形状スリットは、較正面の周り、例えば、４分の３の円に沿って延び、円形態、リング形態、または渦巻き形態で外向きに続く。それに応じて、これは、ある種の、円形、リング形状、または他の密接に関連する遷移エリアをもたらす。較正面は、柔軟に保持され、較正デバイスの平面から複数の方向に、変位可能で、かつ、旋回可能である。

有利には、スロット形状開口がスロット形状スリットの一部となるものが提供される。この実施態様は、リング形状遷移エリアにおいて特に有利であり、それによって、遷移エリアの制限または遷移エリアの導入が、検査窓の一部分を同時に形成する。

さらに、有利には、少なくとも部分的に較正面を囲む縁エリアにおいて、プレーナ対象物上に較正デバイスを設置するときの、空気の容易な排出をするために、少なくとも１つの開口が設けられる。

較正面と縁エリアの少なくとも縦割り形成のためのスロット形状スリットは、本発明の有利なデザインに従って、レーザ・カッティング、ウォータ・ジェット・カッティング、エッチング、あるいは、化学的または機械的除去法によって製造される。レーザ・カッティング、ウォータ・ジェット・カッティング、エッチングは、正確で、かつ、好ましくは、ぎざぎざのない縁開発形態を得るのに特に適する。さらに、非常に小さいスリット寸法も達成することができる。

較正面と、その較正面を少なくとも部分的に囲む縁エリアは、好ましくは、複数のパネルで作られる。シート形態材料が、例えば、レーザ・カッティングまたはウォータ・ジェット・カッティングによって機械加工されることになり、それによって、それぞれ、複数の較正デバイスまたはパネルが、同時に使用される。これらは、好ましくは、接続用リッジによって、所定の数で互いに位置決めされ、接続用リッジを単に破断することによって、分離することができる。

有利には、少なくとも較正面は、膜に似た材料、特に、マイラで作られるものが提供される。膜の厚さは、好ましくは、２０または２４μｍの厚さとして実現される徐々の増加によって、漸進的に設計される。例えば、較正デバイスの厚さについてのさらなる漸進的増加は、４０、２５０、５００、７５０、および１，５００μｍなどで実現することができる。マイラは、非導電性である。

磁気誘導測定法を実施するために、有利には、少なくとも較正面は、非磁性材料で作られるものが提供される。好ましくは、非磁性金属の箔、ストリップ、またはシート板が設けられる。材料Ｃｕ／Ｂｅまたは洋銀が、好ましくは、使用される。同様に、硬度が高く、導電性が低いか、または、まったくない他の材料を、磁気誘導測定法に使用することができる。

本発明の別の有利な実施態様によれば、少なくとも１つの較正面は、非導電性材料、特に、絶縁材料、マイラ、プラスチックで作られ、渦電流法による層厚測定に使用されるものが提供される。

さらに、例えば、オーステナイト鋼のフェライト濃度を測定するために、磁化可能箔材料を使用することができる。このために、箔は、非導電性で非磁性の基本材料上に設置される。それによって、少なくとも表面の近くにおいて、フェライト濃度を決定することができる。フェライト濃度のパーセンテージ・シェアが決定され、出力される。例えば、オーステナイト鋼の溶接シーム内のフェライト含有量を決定することは、溶接シームの品質を判定するためのパラメータである。同様に、オーステナイト鋼のフェライト含有量を決定することが品質制御に使用される。

以下において、本発明、ならびに、本発明のさらなる有利な実施形態および開発形態が、図面に提示される例に基づいて詳細に説明され、記述される。記述および図面から集めることができる特徴は、本発明に従って、それ自体で個々に、または、任意の組合せで複数で使用されることができる。

図１は、本発明による較正デバイス１１の平面図を示す。この較正デバイス１１は、プレーナ形態であり、その厚さは、測定される層厚に等しく、その層厚に対して、測定プローブを使用して、測定デバイス（詳細には示さず）が較正される。最初に、標準化を実施するために、未コーティングの基本材料が測定される。その後、較正デバイス１１は、較正を実施するために、未コーティングの測定対象物上に適用される。ここで、好ましくは、解析を行い、平均値を得るために、測定される対象物上の新しい複数の位置に関して、複数の測定が実施される。較正を実施した後、理論的に記憶されたプローブ特性曲線から逸脱する、補正されたプローブ特性曲線が測定デバイスに記憶される。前記補正された特性曲線は、測定される特定の対象物について完全に有効である。測定デバイスの較正が、所定の時間間隔で再調査されるときに、同じ係数が適用される。

較正デバイス１１は、プレーナ形態として設計され、遷移エリア１４内に延びる較正面１２を備える。較正面１２と遷移エリア１４は、スロット形状スリット１６によって囲まれ、それによって、較正面１２と遷移エリア１４は、縁エリア１８から切り離される。こうして、較正面１２は、遷移エリア１４を介して縁エリア１８に接続される。較正面１２の幾何形状は、例えば、円形表面として、ほぼ扇の形態で設計される。例えば、長円形幾何形状、角ばった幾何形状、または、角ばった幾何形状と円形幾何形状の組合せなどの、他の幾何形状も設けることができる。

例示的な実施形態によれば、遷移エリア１４はリッジ形状に設計され、測定面１６と比較して長くなるように設計される。それによって、あるタイプの舌状部に似た機構が作られ、その機構は、遷移エリア１４が比較的長く、薄いため、較正面１２が、平面から上下に向けて、かつ、長手方向軸１９を中心として、容易に回転するように配置されるという利点を有する。

リッジ形状の遷移エリア１４において、好ましくは、長手方向軸１９内に存在する開口２１がさらに設けられる。この開口２１は、較正面１２の柔軟で、かつ、容易な変位をサポートする。同時に、この開口２１は、例えば、ボルト、パイプなどのような、湾曲するか、または、丸い対象物２０上への、較正デバイス１１の目標を定めた確実な位置決めを可能にするのに使用される。これは、例えば、図２に示される。長手方向軸１９は、湾曲した対象物２０の長手方向軸と同じである。それによって、簡単な幾何学的位置合わせを達成することができる。

例示的な実施形態では、縁エリア１８は、較正面１２と遷移エリア１４を完全に囲む。あるいは、縁エリア１８は、ベースとして専用に設計され、縁部２２から遷移エリア１４まで延びる。こうして、最低限に低減された、あるタイプのハンドル・エリア２３が、設けられる。

図１に示す縁エリア１８には、横方向縁部に沿って、較正デバイス１１の厚さを少なくとも備えるマーキング２６が設けられる。

縁エリア１８と測定面１６との間の遷移エリア１４は、一定の断面を持って較正面１２内に延びる。あるいは、較正面１２までの遷移エリア１４の遷移部分が、断面を減少させるか、または、あるタイプの首部形状遷移を備えるものを用意してもよい。あるいは、全体エリア１８は、薄箔または薄膜の場合に補強されることができ、または、より容易な取り扱いのために折り重ねることができる。

図３は、丸い対象物２０に対して測定中の較正デバイス１１の断面線図を示す。測定プローブ３２の接触球形キャップ３１は、較正面１２上、較正面１２の対称軸の外側にセットされる。遷移エリア１４のデザインのために、較正面１２が、それぞれ、較正デバイス１１の平面からずれるか、または、容易に回転可能であり、それによって、正確な較正を実施することができる。較正の場合、球形接触表面を備える接触球形キャップ３１は、対象物２０の長手方向中心平面３３に対して中心にセットされることは必要とされない。較正は、図３に示す横方向オフセットの場合にも可能である。これは、測定プローブ３２が、接触球形キャップ３１によって較正面１２上に位置決めされることを単に必要とし、一方、測定プローブが、較正面１２の正確な地点に位置決めされることを必要としない、迅速な較正を可能にする。

図４は、本発明による較正デバイス１１の代替の実施形態を示す。この実施形態の場合、スロット形状スリット１６は、渦巻き形態または渦巻き形態で内側から外側へ延びる。スロット形状スリット１６はまた、複数の巻き線を備える。それに応じて、この例示的な実施形態は、円形セグメント形状の遷移エリア１４を備える。スロット形状スリット１６は、２つの開口を備える。第１開口２１は、スリット１６の伸張部を形成し、第２開口２１は、較正面１２と遷移エリア１４と別個にさらに設けられる。こうした分離した機構は、図１にも設けることができる。

図５は、複数パネルの平面図を示す。較正デバイス１１は、例えば、ストリップに似た材料で製造され、レーザ・カッティング、ウォータ・ジェット・カッティング、エッチングなどによって、ストリップに似た材料に、少なくとも１つのスロット形状スリット１６および少なくとも１つの開口２１が設けられる。連続した生産と材料のストリップの使用のため、一定厚さを有する複数の較正デバイス１１の経済的な製造を、同時に実現することができる。１つのユニット内の較正デバイス１１のパネルの数は、任意選択で、決定することができる。較正デバイス１１は、接続用リッジ部２７を介して、材料のフレームまたはストリップに保持される。そのため、較正デバイス１１は、損傷を受けることなく輸送されることができ、必要に応じて、接続用リッジ部２７を破断することによって使用されることができる。

本発明による、これらの較正デバイス１１（その特徴は、それぞれ個別に、本発明にとって必須であり、互いにランダムに組み合わされることができる）は、湾曲した表面ならびにプレーナ表面上に正確に置かれ、測定デバイスの較正を可能にする。

本発明による較正デバイスの平面線図である。 湾曲した表面を有する対象物上の較正デバイスの平面線図である。 湾曲した表面を有する対象物上での測定中の較正デバイスの断面線図である。 本発明による較正デバイスの代替の実施形態の平面線図である。 図１による、本発明による較正デバイスの複数のパネルの平面線図である。

Claims (17)

1. 測定される対象物上の薄層の厚さを測定する測定デバイスに適応する較正デバイスであって、平坦上面と平坦下面を有する較正面（１２）を備え、前記平坦上面と前記平坦下面は、予め決められた厚さによって、ある距離に設けられており、前記較正面（１２）は、スロット形状スリット（１６）によって少なくとも１つの縁エリア（１８）から切り離して配置され、前記較正面（１２）は、少なくとも１つの遷移エリア（１４）を介して前記少なくとも１つの縁エリア（１８）に接続されることを特徴とする較正デバイス。
2. 前記較正面（１２）を、少なくとも部分的に囲む縁エリア（１８）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
3. 前記較正面（１２）のサイズは、前記測定デバイスの測定プローブの接触球形キャップと同じか、または、少なくとも少し大きいことを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
4. 前記較正面（１２）は、デザインが円形であることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
5. 前記較正面（１２）、前記少なくとも１つの縁エリア（１８）、および前記少なくとも１つの遷移エリア（１４）は、平面形材料で作られ、前記較正面（１２）と前記少なくとも１つの縁エリア（１８）は、スロット形状スリット（１６）によって、少なくとも部分的に切り離されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
6. 前記較正面（１２）、前記少なくとも１つの縁エリア（１８）と、前記少なくとも１つの遷移エリア（１４）は、一定の厚さであることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
7. 少なくとも１つのスロット形状開口（２１）は、少なくとも、前記較正面（１２）の長手方向軸（１９）または横方向軸上で、前記較正面（１２）の外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
8. 前記少なくとも１つの遷移エリア（１４）は、デザインがリッジ形状であることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
9. 前記少なくとも１つのスロット形状開口（２１）は、前記遷移エリア（１４）に設けられることを特徴とする請求項８に記載の較正デバイス。
10. 前記遷移エリア（１４）は、デザインが、円形、リング形状、または渦巻き形状であることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
11. 前記スロット形状開口（２１）は、前記スロット形状スリット（１６）の一部であることを特徴とする請求項７に記載の較正デバイス。
12. 前記縁エリア（１８）に、少なくとも１つの開口（２１）が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の較正デバイス。
13. 前記較正面（１２）と前記縁エリア（１８）との間の前記スロット形状スリット（１６）は、レーザ・カッティング、ウォータ・ジェット・カッティング、エッチング、あるいは、他の機械的または化学的除去法によって製造されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
14. リッジ部（２７）を接続することによって互いに位置決めされるか、または、互いに位置決めされた状態で保持される複数のパネルが、プレーナ形態で製造されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
15. 前記較正面（１２）は、箔に似た材料またはプレーナ形態で製造されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
16. 少なくとも１つの較正面（１２）は、磁化可能でない材料、特に、マイラ、プラスチック材料、または絶縁材料で製造されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。
17. 少なくとも１つの較正面（１２）は、特に、フェライト含有量の決定のために、磁化可能な材料で製造されることを特徴とする請求項１に記載の較正デバイス。

Images