表面粗さ測定ーパラメーターについて

工業用顕微鏡

輪郭曲線方式

table
山及び谷の高さパラメーター
(JIS B0601:2013)
記号 対応する三次元パラメーター
最大高さ Pz、Rz、Wz Sz
最大山高さ Pp、Rp、Wp Sp
最大谷深さ Pv、Rv、Wv Sv
平均高さ Pc、Rc、Wc
最大断面高さ Pt、Rt、Wt
十点平均粗さ Rzjis

最大高さ(Rz)

基準長さにおいて、輪郭曲線の山高さZpの最大値と谷深さZvの最大値の和を表します。

  • JIS’ 94ではRy
  • 山(Profile peak):輪郭曲線の平均線(X軸)より上側(物体側から空間側の方向)の部分
  • 谷(Profile valley):輪郭曲線の平均線(X軸)より下側(周囲の空間から物体側に向かう方向)の部分

Pz 断面曲線の最大高さ
Wz 最大高さうねり

POINT
広く利用されるパラメーターですが、ピーク値を利用するため、キズやゴミ、測定ノイズの影響を受けやすいことに注意が必要です。

最大高さ(Rz)

(粗さ曲線の場合)

最大山高さ(Rp)

基準長さにおいて、輪郭曲線の山高さZpの最大値を表します。

Pp 断面曲線の最大山高さ
Wp うねり曲線の最大山高さ

最大山高さ(Rp)

(粗さ曲線の場合)

最大谷深さ(Rv)

基準長さにおいて、輪郭曲線の谷深さZvの最大値を表します。

Pv 断面曲線の最大谷深さ
Wv うねり曲線の最大谷深さ

最大谷深さ(Rv)

(粗さ曲線の場合)

平均高さ(Rc)

基準長さにおいて、輪郭曲線要素の高さZtの平均を表します。

  • 輪郭曲線要素:一組の隣り合う山と谷
  • 山(谷)と識別する最小高さと最小長さ
    最小高さの識別:Rzの10%
    最小長さの識別:基準長さの1%

Pc 断面曲線要素の平均高さ
Wc うねり曲線要素の平均高さ

平均高さ(Rc)

(粗さ曲線の場合)

最大断面高さ(Rt)

基準長さではなく、評価長さにおいて、輪郭曲線の山高さZpの最大値と谷深さZvの最大値の和を表します。

  • Rt≧Rzの関係がすべての輪郭曲線で成り立つ

Pt 断面曲線の最大断面高さ(J成IS'82でRmax)
Wt うねり曲線の最大断面高さ

POINT
評価長さに対して測定するため、Rzより厳しい規格となります。ピーク値を利用するため、キズやゴミ、測定ノイズの影響を受けやすいことに注意が必要です。

最大断面高さ(Rt)

(粗さ曲線の場合)

十点平均粗さ(Rzjis)

基準長さにおいて、輪郭曲線の最大の山高さから5番目までの平均と、最深の谷深さから5番目までの平均との和を表します。

  • JIS’94ではRz

POINT
Rzjisは旧規格JIS B0601:1994におけるRzと等価です。十点平均粗さはISO規格からは削除されましたが、日本国内では広く普及していたため、JIS規格でのみRzjisとして存続しています。

十点平均粗さ(Rzjis)

(粗さ曲線の場合)

算術平均高さ(Ra)

基準長さにおいて、Z(x)の絶対値の平均を表します。

Pa 断面曲線の算術平均高さ
Wa 算術平均うねり

POINT
最も広く利用されるパラメーターの1つです。平均面からの平均的な高低差の平均値です。キズ、ゴミ、ノイズなどの外乱の影響を受けにくいため、安定した結果を得ることができます。

算術平均高さ(Ra)

(粗さ曲線の場合)

二乗平均平方根高さ(Rq)

基準長さにおいて、Z(x)の二乗平均平方根を表します。

Pq 断面曲線の二乗平均平方根高さ
Wq 二乗平均平方根うねり

POINT
最も広く利用されるパラメーターの1つです。RMS値と呼ばれることもあります。Rqは高さ分布の標準偏差に相当します。統計的な取り扱いが容易でかつ、ゴミ、キズ、ノイズなどの外乱の影響を受けにくいため、安定した結果を得ることができます。

二乗平均平方根高さ(Rq)

(粗さ曲線の場合)

スキューネス(Rsk)

二乗平均平方根高さRqの三乗によって無次元化した基準長さにおいて、Z(x)の三乗平均を表します。歪度(わいど)を意味し、平均線を中心としたときの山部と谷部の対称性を表します。

Rsk=0: 平均線に対して対称(正規分布)
Rsk>0: 平均線に対して下側に偏っている
Rsk<0: 平均線に対して上側に偏っている

Psk 断面曲線のスキューネス
Wsk うねり曲線のスキューネス

POINT
高さの分布に関するパラメーターです。滑り面の摩耗や潤滑用の油溜まりの評価に適しています。

スキューネス(Rsk)

(粗さ曲線の場合)

クルトシス(Rku)

二乗平均平方根高さRqの四乗によって無次元化した基準長さにおいて、Z(x)の四乗平均を表します。表面の鋭さの尺度である尖度(せんど)を意味し、高さ分布のとがり(鋭さ)を表します。

Rku=3: 正規分布
Rku>3: 高さ分布が尖っている
Rku<3: 表面凹凸の高さ分布がつぶれているような形状になる

Pku 断面曲線のクルトシス
Wku うねり曲線のクルトシス

POINT
山部や谷部の先端形状に関するパラメーターです。二物体の接触状態の解析に適しています。

クルトシス(Rku)

(粗さ曲線の場合)

平均長さ(RSm)

基準長さにおいて、輪郭曲線要素の長さXsの平均を表します。

  • JIS’94ではSm
  • 山(谷)と識別する最小高さと最小長さ

最小高さの識別:Rzの10%
最小長さの識別:基準長さの1%

Psm 断面曲線要素の平均長さ
Wsm うねり曲線要素の平均長さ

POINT
表面の凹凸の高さではなく、スジ目や粒子の横方向の大きさを評価するパラメーターです。

平均長さ(RSm)

(粗さ曲線の場合)

二乗平均平方根傾斜(Rdq)

基準長さにおいて、局部傾斜dz/dxの二乗平均平方根を表します。

Pdq 断面曲線の二乗平均平方根傾斜
Wdq うねり曲線の二乗平均平方根傾斜

POINT
局所的な傾斜角の大きさを評価するため、表面の凹凸の険しさを数値化できます。

二乗平均平方根傾斜(Rdq)

(粗さ曲線の場合)

負荷曲線、確率密度関数とは

負荷曲線は標本をある高さcで切断したときに現れる実体部の割合をcの関数として表わした曲線です。ベアリング曲線(BAC)やアボット曲線とも呼ばれます。確率密度関数は高さZxの確率を表わします。高さ分布のヒストグラムと等価です。

負荷曲線、確率密度関数とは

(粗さ曲線の場合)

負荷長さ率(Rmr (c))

切断レベルc(%またはμm)において、輪郭曲線要素の負荷長さMl (c) の評価長さに対する比率を表します。

Pmr (c) 断面曲線の負荷長さ率(旧tp)
Wmr (c) うねり曲線の負荷長さ率

負荷長さ率(Rmr (c))

(粗さ曲線の場合)

切断レベル差(Rdc)

Rdcは二つの負荷長さ率に一致する高さ方向の切断レベルcの差を表します。

Pdc 断面曲線の切断レベル差
Wdc うねり曲線の切断レベル差

切断レベル差(Rdc)

(粗さ曲線の場合)

相対負荷長さ率(Rmr)

Rmrは基準とする切断レベルC0と輪郭曲線の切断レベル差Rδcによって決まる負荷長さ率を表します。

Pmr 断面曲線の相対負荷長さ率
Wmr うねり曲線の相対負荷長さ率

相対負荷長さ率(Rmr)

(粗さ曲線の場合)

プラトー構造表面パラメーター

負荷曲線の40%に相当する区間の傾きが最も小さくなる直線(等価直線)からRk、Mr1、Mr2を求めます。Rkの幅で分断された負荷曲線の突出部分の面積と等しくなるような三角形を考え、この三角形からRpk、Rvkを求めます。

Rk コア部のレベル差
Rpk 突出山部高さ
Rvk 突出谷部深さ
Mr1, Mr2 コア部の負荷長さ率

POINT
摺動や摩耗に関する評価に適しています。エンジンのシリンダ表面の潤滑性の評価にも使われます。

プラトー構造表面パラメーター

モチーフパラメーター

モチーフパラメーターは、サンプル表面の包絡形状をもとに、表面の接触状態を評価するためのパラメーターです。

AR 粗さモチーフの平均長さ:評価長さで求めた粗さモチーフ長さARiの算術平均値
R 粗さモチーフの平均深さ:評価長さで求めた粗さモチーフ深さHjの算術平均値
Rx 粗さモチーフの最大深さ:評価長さで求めたHjの最大値
AW うねりモチーフの平均長さ:評価長さで求めたうねりモチーフ長さAWiの算術平均値
W うねりモチーフの平均深さ:評価長さで求めたうねりモチーフ深さHWjの算術平均値
Wx うねりモチーフの最大深さ:評価長さにわたって求めたHWjの最大値

POINT
潤滑機構の滑り評価やガスケット等の接触表面の評価に適しています。

モチーフパラメーター

Motif parameters 2

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