JP2013250093A - 球体試料用ホルダー - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易であり、球体試料を所定の位置に再現よく位置決めできる球体試料用ホルダーの提供。
【解決手段】容器状のベース１１にそれぞれ球体試料Ｓを支持する１本の回転伝達軸１３と２つの支持部１２１，１２２とを設け、回転伝達軸１３を、ベース１１に対して軸回りに回転自在かつ軸方向に沿って移動自在に設け、２つの支持部１２１，１２２と回転伝達軸１３との３点で球体試料Ｓを支持する。観察等される部位を変更するには、１本の回転伝達軸１３を回転あるいは進退させる。球体試料Ｓが２つの支持部１２１，１２２と回転伝達軸１３との３点で安定的に支持されることで、球体試料Ｓを所定の位置に再現よく位置決めできる。しかも、球体試料Ｓの上部を押さえる部材が不要となるので、球体試料用ホルダー１の構造を簡易なものにすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は球体試料を保持する球体試料用ホルダーに関する。

球面干渉計等による球表面の測定及び観測、球面干渉計の系統誤差補正、球のキズや汚れ等の検査のために、球体試料用ホルダーが利用されている。
球体試料用ホルダーには、一般に、球体試料の中心位置を空間上の任意の位置に再現良く位置決めできること、球体試料の球体中心を中心として回転させ、球表面の任意の位置を自由に変更させることができること、種々の装置に設置できるように小型であること、球体試料の着脱が容易であり、かつ、保持された状態では球体試料の脱落がないこと、構造が簡易で安価に製造でき、軽量であること、という要望がある。

この球体試料用ホルダーとして、台の上に球体試料を収納する円筒部を設け、この円筒部に球体試料を支持する軸を設け、円筒部の軸より上方の３箇所の位置に球体支えをそれぞれ径方向に沿って設け、これらの球体支えの先端に設けられた球で球体試料の球面を保持する試料ホルダーがある（特許文献１）。
特許文献１で示される従来例では、円筒部に収納された球体試料は軸の回転と進退によって姿勢を変えて球面における任意の位置を選択することができる。３個の球体支えは、それぞれ、パイプと、このパイプの先端に設けられ球体試料の球面に接する球と、パイプの内部に設けられ球体試料の支え強さを調節するコイルばねと、パイプの後端に設けられたビスとを有するボールプランジャであり、球でコイルばねのばね力によって球体試料の中心より上側の球面を押圧する構造である。円筒部の上端から途中位置まで軸方向に沿って切欠きが形成されており、この切欠きから棒状の物を差し込んで上に持ち上げることで球体試料の取り出しが行われる。球体試料の装着は円筒部の上から球体試料を押し込むことで行われる。

特許第２９０３２０１号公報

特許文献１で示される従来例は、円筒部に設けられた軸と３個の球体支えとで球体試料を上下から挟持する構造である。つまり、軸は球体試料に回転を与えるだけの役割を担い、これだけでは球体試料を円筒部内において位置決め及び保持ができないため、３個の球体支えが備えられ、これらが円筒の中心線と垂直面内における球体試料の位置決め、また、円筒の中心線方向に球体試料を押圧する。これにより押圧され軸に突き当たり円筒の中心線方向の球体試料の位置決めがされ、空間における位置決めが実現される。この構成の特徴として、球体試料の赤道部を境として上方に３個の球体支えを備え、反対の下方に軸を備える必要があるため球体試料を挟む構成をとることになる。つまり、球体試料をホルダーへ嵌めこむという構成である。しかし、当該構成が原因で以下のような課題があった。
球体試料の装着に際しては、球体試料を上方より押し込む操作が必要となり、傷の付きやすい球体試料の設置には気を使う必要があった。
また、球体試料の取り外しに際しては、円筒部の切欠きに棒状の物を差し込んで持ち上げるという操作が必要となる。そのため、球体試料の取り外しに際して、取り外し用の棒状の道具を用意する必要があった。また、傷の付きやすい球体試料の取り外しは気を使う必要があった。
このため、球体試料への押圧力による変形の影響が問題となる場合には、適用が難しかった。この従来方法では構造上の問題で、押圧と位置決めを同時に行なっている関係で、押圧だけをやめることができない。

一方、ホルダーの構造上、側面には開口を設けることが難しい。そのため、球体試料の水平方向からの観察・測定に適用することが容易でなかった。別な対応方法として、ホルダーごと９０°回転させて設置することも考えられる。しかし、回転を与えるための軸が球体試料の水平方向に位置することで、球体試料の重力の方向から９０°ずれる。このため、回転伝達に必要な摩擦を得ることが難しくなる。これに対応するため、押圧力を高めることで対応できるが、前述のような変形の影響が問題となる場合や傷が気になる場合には、この方法は適用できない。
そして、ホルダーの構造上、側面に開口を設けることが難しい点から、球体試料の上からと水平方向からの、観察・測定に対応したホルダーを実現することが困難である。さらに、特許文献の構造は、部品点数が多く、複雑で、組み立て時の調整に時間が掛かる。

本発明の目的は、構造が簡易で、球体試料の着脱が簡単で、球体試料に傷を付けにくく、上から及び水平方向からの観察・測定用の開口を持つ、球体試料を所定の位置に再現よく位置決めできる球体試料用ホルダーを提供することにある。

本発明の球体試料用ホルダーは、球体試料が挿入される容器状のベースと、前記ベースの底に設けられた２つの支持部と、前記ベースの内外に挿通され軸に沿った移動と軸を中心とした回転とで前記球体試料を回転させる回転伝達軸とを備え、前記２つの支持部と前記回転伝達軸との３点で前記球体試料を支持することを特徴とする。
この構成の本発明では、回転伝達軸と複数の支持部との上に球体試料を、ピンセット等を用いて配置する。球体試料は、その自重によって、回転伝達軸の上の１点と２つの支持部の２点の合計３点で安定的に支持されており、この状態で、観察、測定あるいは加工等が実施される。
球体試料の観察等される部位を変更するには、回転伝達軸を回転あるいは進退させる。これにより、回転伝達軸と球体試料との間の摩擦力により回転伝達軸の回転や進退が球体試料に伝達されて球体試料が回転する。球体試料が回転する際に、球体試料の球面が支持部に対して滑ることになり、球体試料はその中心位置が動くことなく回転伝達軸と２つの支持部との上で安定的に支持されたままとなる。
従って、本発明では、ベースにそれぞれ設けられた２つの支持部及び回転伝達軸によって、球体試料が３点で安定的に支持されており、この状態で、回転伝達軸を操作することで、球体試料を所定の位置に再現よく位置決めできる。しかも、観察等に際して、球体試料の上部を押さえる部材が不要となるから、球体試料用ホルダーの構造を簡易なものにし、球体試料の着脱操作を容易に行うことができる。

ここで、本発明では、前記ベースには前記球体試料の脱落を防止する脱落防止壁部が設けられ、前記脱落防止壁部には前記球体試料の表面を露出させる開口が設けられている構成が好ましい。
この構成の本発明では、ベースに脱落防止壁部が設けられているので、観察等や球体試料の回転操作に際して、球体試料が脱落することがない。さらに、脱落防止壁部には球体試料の表面を露出させる開口が設けられているから、この開口を通じて球面試料の側面方向からのアクセスが可能となり、観察、測定あるいは加工等が実施される。
従って、本発明では、ベースに脱落防止壁部が設けられているので、観察等や球体試料を回転する際に球体試料が脱落することを防止することができる。さらに、脱落防止壁部には球体試料の表面を露出させる開口が設けられているから、観察等に際して側方からのアクセスが可能となる。

前記開口は、前記脱落防止壁部の正面側と背面側とにそれぞれ形成され、かつ、前記球体試料の直径より小さな寸法とされる構成が好ましい。
この構成の本発明では、正面側と背面側との２つの開口から球体試料を容易に回転伝達機構及び支持部に設置し、あるいは、回転伝達機構及び支持部の上から取り出すことが可能となる。

前記脱落防止壁部は回転対称形である構成が好ましい。
この構成の本発明では、脱落防止壁部が回転対称形であるから、脱落防止壁部とベースとの一体形成が容易となり、球体試料用ホルダーの構造をより簡易なものにできる。

前記支持部は、球体を備え、前記ベースに形成された凹部には前記球体を回転自在に支持する複数の転動体が配置されている構成が好ましい。
この構成の本発明では、球体が複数の転動体により回転自在となるので、球体試料が回転する際に、球体試料が支持部に対してより円滑に滑ることになり、球体試料の回転が支持部により妨げられることがなく、回動後の球体試料の位置ずれを防止できる。

前記支持部の前記球体試料に対する摩擦抵抗は前記回転伝達軸の前記球体試料に対する摩擦抵抗より小さい構成が好ましい。
この構成の本発明では、回転伝達軸の回転や進退の動きを確実に球体試料に伝達できるとともに、球体試料が支持部に対して滑らかに回動する。そのため、球体試料を滑らかに回転させることができ、回転後の球体試料の位置ずれを防止することができる。

前記ベースには前記球体試料を少なくとも前記回転伝達軸に向けて予圧する予圧機構が設けられている構成が好ましい。
この構成の本発明では、予圧機構によって球体試料と回転伝達軸との摩擦力を大きくすることで、球体試料が軽量であっても、回転伝達軸を回転あるいは進退させることで球体試料を確実に回転させることができる。

前記予圧機構は、前記球体試料を押圧する押圧部材と、前記球体試料を押圧する位置から前記押圧部材を退避させる退避機構とを備えた構成が好ましい。
この構成の本発明では、退避機構によって押圧部材を、球体試料を押圧する位置から押圧部材を退避させておけば、観察等に際して予圧機構が邪魔になることがない。

前記押圧部材は、前記球体試料を前記支持部及び前記回転伝達軸に向けて押圧する平面が形成されている構成が好ましい。
この構成の本発明では、押圧部材の先端が平面とされているので、押圧部材の中心が球体試料の頂部に対してずれていても、球体試料を支持部及び回転伝達軸に向けて均等な力で押圧することができる。

前記押圧部材は、前記球体試料を前記回転伝達軸に向けて押圧するように前記球体試料の中心に対して偏心して配置されている構成が好ましい。
この構成の本発明では、押圧部材が球体試料に対して偏心しているので、押圧部材を押圧操作すると、球体試料が回転伝達軸に向けて押圧されることになり、球体試料と回転伝達軸との摩擦が大きくなる。そのため、回転伝達軸の回転あるいは進退の動きを確実に球体試料に伝達することができるから、回転伝達軸の回動操作を円滑に行うことができる。

本発明の第１実施形態にかかる球体試料用ホルダーの斜視図。 図１とは異なる方向から見た球体試料用ホルダーの斜視図。 球体試料用ホルダーの平面図。 支持部の取付構造を示す断面図。 球体試料用ホルダーを使用して測定を行う状態を示す平面図。 球体試料用ホルダーを使用して測定を行う状態を示す側面図。 回転伝達軸の動きを説明する斜視図。 本発明の第２実施形態に係る球体試料用ホルダーの斜視図。 （Ａ）（Ｂ）は球体試料が予圧される状態を示す断面図。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１から図３には本発明の第１実施形態に係る球体試料用ホルダー１の全体構成が示されている。
図１と図２はそれぞれ異なる方向から見た球体試料用ホルダー１の斜視図であり、図３は球体試料用ホルダー１の平面図である。
図１から図３において、球体試料用ホルダー１は、円筒容器状のベース１１と、このベース１１にそれぞれ設けられ球体試料Ｓを支持する２つの支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３と、ベース１１に一体に設けられ球体試料Ｓの脱落を防止する脱落防止壁部１４と、回転伝達軸１３を固定するクランプねじ１５とを備えた構成である。なお、ベース１１の底部に必要に応じて円柱状の支持台１６を着脱自在に設けるものであってもよい。

ベース１１は円板部１１Ａと円筒部１１Ｂとを有する有底円筒部材の正面側を一部切り欠いた形状であり、ポリウレタン等の合成樹脂から形成される。
円板部１１Ａは一部に切り欠きを有する円板部材であり、その中心部には、球体試料Ｓを載置した際に、球体試料Ｓの底部との干渉を防止するための逃げ穴１１Ｃが形成されている。この逃げ穴１１Ｃは段付に形成されている。
円筒部１１Ｂは、その外周面が円板部１１Ａの外周面と一致する。

脱落防止壁部１４はそれぞれ円筒部１１Ｂから軸方向に延びて一体に形成された一対の立上部であり、その外周面がベース１１の外周面と一致し、かつ、その内周面が円筒部１１Ｂの内周面と一致する。これらの脱落防止壁部１４は、円筒部１１Ｂの軸芯を円中心とした回転対称形とされている。
脱落防止壁部１４の内周の直径は球体試料Ｓの直径より大きい。そして、円筒部１１Ｂと脱落防止壁部１４との内周の上方は球体試料Ｓを着脱するための空間として開放されている。

回転伝達軸１３は、ベース１１に対して、球体試料Ｓの中心位置を動かさずに球体試料Ｓの表面の位置を選択させるように、回転伝達軸１３の軸Ｘを中心として回転自在かつ軸に沿って進退自在に設けられている。つまり、支持部１２１，１２２の球体試料Ｓを支持する支持点Ｐ１，Ｐ２と回転伝達軸１３の球体試料Ｓを支持する支持点Ｐ３とはそれぞれ正三角形Ａの頂点となるように配置されている。正三角形Ａの頂点を結ぶ円ＳＢは、その中心が脱落防止壁部１４の内周の円中心と一致する。

回転伝達軸１３は、軸芯が２つの支持部１２１，１２２を結ぶ直線Ｂと平行になるようにベース１１を貫通して設けられた軸本体１３０と、この軸本体１３０の両端部にそれぞれ設けられた摘部１３１とを有するものである。また、回転伝達軸１３は、熱伝導性の小さな材質から形成されており、回転伝達軸１３の球体試料Ｓに対する摩擦抵抗より支持部１２１，１２２の球体試料Ｓに対する摩擦抵抗が小さい。
軸本体１３０は、ベース１１に対して軸回りに回転自在かつ軸方向に進退自在に設けられた丸軸部材であり、その直径が球体１２４の直径とほぼ同じである。
摘部１３１は、ベース１１の軸本体１３０が挿通される孔の径より大きい径を有する短寸円柱状部材であり、回転伝達軸１３を回転あるいは進退させるための摘みとして機能する他、回転伝達軸１３のベース１１からの抜け止めとしても機能する。
クランプねじ１５は、その頭部で回転伝達軸１３を固定するものであり、回転伝達軸１３の軸方向とは直交する方向に延びてベース１１の背面側に設けられている。

本実施形態では、ベース１１の外部から回転伝達軸１３から遠い方向であって支持点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ直線に近接する方向を正面方向Ｒ１とし、ベース１１の外部から回転伝達軸１３に近接する方向を背面方向Ｒ２とする。ベース１１及び脱落防止壁部１４には、支持部１２１，１２２の近傍に正面方向Ｒ１からアクセスするための開口１４Ａが形成され、回転伝達軸１３０側に背面方向Ｒ２からアクセスするための開口１４Ｂがそれぞれ形成されている。
これらの開口１４Ａ，１４Ｂは、その幅方向（ベース１１の軸方向と直交する平面内での方向）の寸法Ｌは観察や測定に必要な寸法であって球体試料Ｓの直径より小さく設定されている。
脱落防止壁部１４の高さは支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３に支持された状態の球体試料Ｓの高さより低く設定されている。つまり、球体試料Ｓは球体試料用ホルダー１に設置されている状態では、その頂部側球面部と、正面側球面部及び背面側球面部が露出する。

支持部１２１，１２２の取付構造が図４に詳細に示されている。
図４において、支持部１２１，１２２は、ベース１１の円板部１１Ａに形成された凹部１１Ｄに回転自在に設けられた複数の転動体１２３と、これらの転動体１２３に支持された球体１２４と、複数の転動体１２３を互いに連結するリテーナ１２５とを備えている。
２つの球体１２４は、それぞれ同じポリアセタール等の合成樹脂から同一直径の球状に形成されている。複数の転動体１２３は、それぞれ同じポリアセタール等の合成樹脂から同一直径の球状に形成されている。
円板部１１Ａの凹部１１Ｄは半球面状に形成されており、その端縁には転動体１２３及び球体１２４が円板部１１Ａから抜け出ないようにするための抜止部１１Ｅが設けられている。抜止部１１Ｅは、その内周面が上方に向けて絞られるようなテーパ状に形成されている。球体１２４の球体中心Ｏは円板部１１Ａの上面よりも下方に位置する。

以上の構成の球体試料用ホルダー１を用いて測定する方法を図５及び図６に基づいて説明する。
図５は球体試料用ホルダー１を使用して測定を行う状態の平面を示し、図６は球体試料用ホルダー１を使用して測定を行う状態の側面を示す。図５及び図６では、球面試料の表面形状を干渉測定する際に用いた例が示されている。
図５及び図６において、球体試料用ホルダー１の２つの球体１２４及び回転伝達軸１３の上に球体試料Ｓを、ピンセット等を用いて載置しておき、この球体試料用ホルダー１に近接してフィゾー干渉計等の横型の球面干渉測定装置１００を配置する。なお、図５及び図６には球体試料面干渉装置の一部が図示されている。
この球面干渉測定装置１００は、図示しない参照球面が設けられた参照球面原器１０１とフィゾー干渉計１０２とを備え、円錐状の測定光Ｑが球体試料用ホルダー１の開口１４Ａから露出した球体試料Ｓに水平方向から任意の位置に照射される。
球体試料Ｓの当該位置の測定が終了したら、クランプねじ１５を緩めて回転伝達軸１３が回転あるいは進退できる状態にしておく。

図７には回転伝達軸１３の動きを説明する図が示されている。
図７において、球体試料用ホルダー１の２つの球体１２３及び回転伝達軸１３の上に球体試料Ｓが載置された状態で、回転伝達軸１３を回転あるいは軸方向に進退させる。
例えば、回転伝達軸１３を矢印Ｍ１方向に回転すると、球体試料Ｓは、矢印Ｍ２方向に回転し、回転伝達軸１３を矢印Ｎ１方向に進退させると、球体試料Ｓは、矢印Ｎ１方向と平行する平面内で矢印Ｎ２方向に回転する。球体試料Ｓは、その自重によって、回転伝達軸１３との間に摩擦力が働き、回転伝達軸１３が矢印Ｍ1方向に回転し、矢印Ｎ１方向に進退することで、球体試料Ｓが矢印Ｍ２，Ｎ２に回転する。球体試料Ｓが回転しても、球体試料Ｓと支持部１２１，１２２との間は滑るので、球体試料Ｓの重心（球体中心）がベース１１の円中心からずれることがない。
球体試料Ｓの開口１４Ａから露出する被測定面が変更されたら、クランプねじ１５を締め付け回転伝達軸１３がベース１１に対して動かない状態にしておく。
さらに、開口１４Ａから露出した球体試料Ｓの変更された測定位置に測定光Ｑを照射し、測定を行う。

従って、第１実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）容器状のベース１１にそれぞれ球体試料Ｓを支持する１本の回転伝達軸１３と２つの支持部１２１，１２２とを設け、回転伝達軸１３を、ベース１１に対して軸回りに回転自在かつ軸方向に沿って移動自在に設け、２つの支持部１２１，１２２と回転伝達軸１３との３点で球体試料Ｓを支持する構成としたから、観察等される部位を変更するには、１本の回転伝達軸１３を回転あるいは進退させればよく、変更後も球体試料Ｓが２つの支持部１２１，１２２と回転伝達軸１３との３点で安定的に支持されることで、球体試料Ｓを所定の位置に再現よく位置決めできる。しかも、球体試料Ｓの上部を押さえる部材が不要となるので、球体試料用ホルダー１の構造を簡易なものにすることができ、さらに、球体試料Ｓの着脱操作を容易に行うことができる。

（２）ベース１１に球体試料Ｓの脱落防止のための脱落防止壁部１４を設けて球体試料用ホルダー１を構成し、脱落防止壁部１４に球体試料Ｓの表面を露出させる開口１４Ａ，１４Ｂを設けたので、球体試料Ｓの水平方向からのアクセスが可能となり、横型のフィゾー干渉計を用いた測定等を実施することができる上、脱落防止壁部１４によって球体試料Ｓが脱落することを防止することができる。

（３）支持部１２１，１２２の球体試料Ｓを支持する支持点Ｐ１，Ｐ２と、球体試料Ｓを支持する回転伝達軸１３の支持点Ｐ３とは、正三角形の頂点となるように配置されているので、球体試料Ｓが極めて安定的に支持されることになり、観測等において、球体試料Ｓが動くことがない。

（４）脱落防止壁部１４の正面側に開口１４Ａが形成され、脱落防止壁部１４の背面側に開口１４Ｂが形成されており、これらの開口１４Ａ，１４Ｂの幅寸法Ｌが球体試料Ｓの直径より小さな寸法とされるから、正面側と背面側との２つの方向から球体試料Ｓを露出させることができることになる。そのため、互いに対向する開口１４Ａ，１４Ｂを通してピンセット等で球体試料Ｓを保持可能であるため、球体試料Ｓのベース１１への着脱操作が容易に行える。しかも、測定や観測時に開口１４Ａ，１４Ｂから球体試料Ｓが脱落することがない。

（５）脱落防止壁部１４の高さは、支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３に支持された球体試料Ｓの高さより低く設定されているから、ベース１１に載置された球体試料Ｓを上部から回動操作することができる。また、球体試料Ｓを従来方式と同様に上からも測定や観察することができる。

（６）脱落防止壁部１４が回転対称形であるから、脱落防止壁部１４とベース１１との一体形成が容易となり、球体試料用ホルダー１の構造をより簡易なものにできる。

（７）ベース１１の円板部１１Ａに逃げ穴１１Ｃを形成したから、球体試料Ｓの底部がベース１１に干渉することがない。

（８）支持部１２１，１２２は、球体試料Ｓを支持する球体１２４と、この球体１２４を支持しベース１１に形成された凹部１１Ｄの上で回転自在に設けられた複数の転動体１２３とを備えているから、球体試料Ｓの回転に伴って、転動体１２３が滑らかに回転することにより、球体試料Ｓの回転を円滑の行うことができ、球体試料Ｓの回転が支持部１２１，１２２により妨げられることがなく、回動後の球体試料Ｓの位置ずれを防止できる。

（９）支持部１２１，１２２の球体試料Ｓに対する摩擦抵抗が回転伝達軸１３の球体試料Ｓに対する摩擦抵抗より小さいので、回転伝達軸１３の回転や進退の動きを確実に球体試料Ｓに伝達できるとともに、球体試料Ｓが支持部に対して滑らかに回動する。そのため、球体試料Ｓの滑らかな回転と回転後の球体試料Ｓの位置ずれ防止とを実現することができる。

（10）支持部１２１，１２２の球体１２４を合成樹脂製としたから、支持される球体試料Ｓにキズがつくことを少なくすることができる。

（11）ベース１１は合成樹脂製であるから、球体試料用ホルダー１の軽量化を図ることができる。

（12）回転伝達軸１３は、軸本体１３０と、この軸本体１３０の両端部にそれぞれ設けられた摘部１３１とを有するから、摘部１３１によって回転伝達軸１３を回転あるいは進退させるための操作が容易にできる他、回転伝達軸１３がベース１１から抜け止めされることになる。

(13)回転伝達軸１３を固定するクランプねじ１５をベース１１に設けたから、測定や観察中に球体試料Ｓの位置が不用意にずれることがない。

次に、本発明の第２実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。
第２実施形態は第１実施形態の球体試料用ホルダー１に予圧機構を連結したものである。ここで、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
図８は第２実施形態の球体試料用ホルダー２の斜視図である。
図８において、球体試料用ホルダー２は、ベース１１、２つの支持部１２１，１２２、回転伝達軸１３、２つの脱落防止壁部１４、クランプねじ（図８では図示省略）及び支持台１６を有する第１実施形態の球体試料用ホルダーと、ベース１１に設けられた予圧機構２０とを備えて構成されている。

予圧機構２０は、測定や観察する球面位置を変更する際に、球体試料Ｓを少なくとも回転伝達軸１３に向けて予圧するものであり、２つの脱落防止壁部１４のうち一方の頂部に設けられた支柱２１と、この支柱２１に対して一端部が設けられた板状のプランジャベース２２と、このプランジャベース２２の他端部に固定された押圧部材としての押圧部材２３とを備えて構成される。
プランジャベース２２は支柱２１の軸Ｙに対して回転自在に取り付けられており、これにより、球体試料Ｓを押圧する位置と球体試料Ｓから退避させる位置とに切り換える退避機構２４が構成される。なお、支柱２１はプランジャベース２２を所定の位置で支持するために段付形状としてもよく、さらに、プランジャベース２２を所定の回転角度で保持するために段付部分に突起等の係止部を設け、この係止部に係止する係止凹部をプランジャベース２２に設ける構成を採用することができる。
押圧部材２３は、筒状のケース２３０と、このケース２３０の内部に設けられたスプリング（図示せず）と、このスプリングによって球体試料Ｓを少なくとも回転伝達軸１３に向けて押圧する先端部２３１とを備えたもので、その具体的な構造は公知のスプリングプランジャやボールプランジャである。なお、先端部２３１で球体試料Ｓを所定の圧力で予圧するように、先端部２３１の突出量を予め調整しておく。

押圧部材２３の具体的な構造が図９に示されている。なお、図９において、支持部１２１（１２２）は球体１２４のみが図示されている。
図９（Ａ）には押圧部材２３で球体試料Ｓを回転伝達軸１３と支持部１２１（１２２）との双方に向けて押圧する場合が図示されている。
図９（Ａ）において、先端部２３１は、その軸芯が球体試料Ｓの中心Ｃと通るように配置されており、かつ、球体試料Ｓを支持部１２１（１２２）及び回転伝達軸１３に向けて均等に押圧するための平面２３１Ａが先端に形成されている。

図９（Ｂ）には押圧部材２３で球体試料Ｓを回転伝達軸１３に向けて押圧する場合が図示されている。
図９（Ｂ）において、先端部２３１は、その軸芯が球体試料Ｓの中心Ｃとずれる位置になるように偏心して配置されており、かつ、回転伝達軸１３に向けて球体試料Ｓを押圧するための球面状の突出部２３１Ｂが先端に形成されている。つまり、突出部２３１Ｂは球体試料Ｓの中心Ｃより回転伝達軸１３から離れる位置に配置されており、かつ、先端部２３１が支持部１２１（１２２）側に向けて下方に押圧されることにより、突出部２３１Ｂが当接する球体試料Ｓの球面には下側に向けて押圧される力と水平方向に向けて押圧する力とが働き、その合力が回転伝達軸１３に向かう。なお、突出部２３１Ｂは、その具体的な構造は限定されるものではないが、例えば、先端が球状のものを使用してもよい。

従って、第２実施形態では、第１実施形態の（１）〜(13)の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
(14)ベース１１に球体試料Ｓを支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３に向けて予圧する予圧機構２０を設けたから、この予圧機構２０によって球体試料Ｓと回転伝達軸１３との摩擦力を大きくすることで、球体試料Ｓが軽量であっても、回転伝達軸１３を回転あるいは進退させることで確実に球体試料Ｓを回転させることができる。

(15)予圧機構２０は、球体試料Ｓを押圧する押圧部材２３と、この押圧部材２３で球体試料Ｓを押圧する位置から退避させる退避機構２４とを備えたから、退避機構２０によって押圧部材２３を、球体試料Ｓを押圧する位置から退避させておけば、観察等に際して予圧機構２０が邪魔になることがない。

(16)押圧部材２３は、球体試料Ｓを支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３に向けて押圧する平面２３１Ａが形成された先端部２３１を有する構成とすれば、押圧部材２３の中心が球体試料Ｓの頂部に対してずれていても、球体試料Ｓを支持部１２１，１２２及び回転伝達軸１３に向けて均等な力で押圧することができる。

(17)押圧部材２３を球体試料Ｓの中心に対して偏心して配置し、押圧部材２３の先端部２３１に、球体試料Ｓを回転伝達軸１３に向けて押圧するための突出部２３１Ｂを形成すれば、球体試料Ｓと回転伝達軸１３との摩擦がより大きくなるので、回転伝達軸１３の回転あるいは進退の動きを確実に球体試料Ｓに伝達することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含む。
例えば、前記実施形態では、支持部１２１，１２２を、それぞれ２つの転動体１２３と１つの球体１２４とを備えて構成したが、本発明では、支持部１２１，１２２をベース１１に埋設された球体１２４のみから構成するものでもよい。この場合、球体１２４に代えて球体試料Ｓと当接する頭部のみを球面とし、ベース１１に固定される部分を軸部とした構成としてもよい。

本発明において、予圧機構２０を設ける場合にあっては、第２実施形態の構造に限定されるものではない。例えば、図９（Ａ）において、先端部２３１の形状を平面２３１Ａが形成されたものに代えて、突出部２３１Ｂを先端に有する形状であってもよい。また、図９（Ｂ）において、押圧部材２３を球体試料Ｓの中心Ｃに対して偏心させる構造としたが、本発明では、押圧部材２３をその軸芯が中心Ｃを通るように斜めに配置する構成としてもよい。
さらに、退避機構２４を必ずしも設けることを要しないが、設ける場合にあっても、第２実施形態の構造に限定されるものではない。例えば、支柱２１を軸方向に沿って進退可能な構成とし、球体試料Ｓをベース１１に着脱する場合や測定、観測する場合には、支柱２１をのばし、押圧部材２３を球体試料Ｓから離隔させる構成としてもよい。

さらに、本発明では、脱落防止壁部１４を必ずしも設けることを要せず、設ける場合にあっては、脱落防止壁部１４は回転対称形に限定されるものではない。仮に、回転対称形であっても、脱落防止壁部１４の数は３つ以上であってもよい。
また、本発明において、ベース１１と脱落防止壁部１４の構造は前記実施形態のものに限定されるものではない。例えば、ベースを、球体試料を収納するための円錐状の収納面が形成された構造とし、このベースに回転伝達軸を回転自在及び軸方向移動自在に設け、この回転伝達軸の１箇所と収納面の２箇所の支持部との合計３箇所で球体試料を安定して支持する構成であってもよい。
また、ベース１１の形状を平面矩形状としてもよい。
さらに、ベース１１と脱落防止壁部１４とを別体に設けてもよい。さらに、支持部１２１，１２２や回転伝達軸１３を金属製としてもよい。

本発明は球体試料の表面形状を測定、観察、あるいは加工する装置に利用することができる。

１，２…球体試料用ホルダー、１１…ベース、１３…回転伝達軸、１４…脱落防止壁部、１５…クランプねじ、２０…予圧機構、２１…支柱、２３…押圧部材、２４…退避機構、１２１，１２２…支持部、１２３…転動体、１２４…球体、２３１…先端部、２３１Ａ…平面、２３１Ｂ…突出部、Ａ…三角形、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…支持点

Claims (10)

1. 球体試料が挿入される容器状のベースと、前記ベースの底に設けられた２つの支持部と、前記ベースの内外に挿通され軸に沿った移動と軸を中心とした回転とで前記球体試料を回転させる回転伝達軸とを備え、前記２つの支持部と前記回転伝達軸との３点で前記球体試料を支持することを特徴とする球体試料用ホルダー。
2. 請求項１に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記ベースには前記球体試料の脱落を防止する脱落防止壁部が設けられ、前記脱落防止壁部には前記球体試料の表面を露出させる開口が設けられていることを特徴とする球体試料用ホルダー。
3. 請求項２に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記開口は、前記脱落防止壁部の正面側と背面側とにそれぞれ形成され、かつ、前記球体試料の直径より小さな寸法とされることを特徴とする球体試料用ホルダー。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記脱落防止壁部は回転対称形であることを特徴とする球体試料用ホルダー。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記支持部は、球体を備え、前記ベースに形成された凹部には前記球体を回転自在に支持する複数の転動体が配置されていることを特徴とする球体試料用ホルダー。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記支持部の前記球体試料に対する摩擦抵抗は前記回転伝達軸の前記球体試料に対する摩擦抵抗より小さいことを特徴とする球体試料用ホルダー。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記ベースには前記球体試料を少なくとも前記回転伝達軸に向けて予圧する予圧機構が設けられていることを特徴とする球体試料用ホルダー。
8. 請求項７に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記予圧機構は、前記球体試料を押圧する押圧部材と、前記球体試料を押圧する位置から前記押圧部材を退避させる退避機構とを備えたことを特徴とする球体試料用ホルダー。
9. 請求項８に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
   前記押圧部材は、前記球体試料を前記支持部及び前記回転伝達軸に向けて押圧する平面が形成されていることを特徴とする球体試料用ホルダー。
10. 請求項８に記載された球体試料用ホルダーにおいて、
    前記押圧部材は、前記球体試料を前記回転伝達軸に向けて押圧するように前記球体試料の中心に対して偏心して配置されていることを特徴とする球体試料用ホルダー。

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