JP3001997B2 - 被測定物の支持装置 - Google Patents
被測定物の支持装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の形状や表面
あらさ等を測定する際に使用する、被測定物を安定して
支持するための被測定物の支持装置に関する。
あらさ等を測定する際に使用する、被測定物を安定して
支持するための被測定物の支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、任意形状の被測定物の形状や表面
あらさ等を測定する際、下記（イ）または（ロ）の如き
支持具を用いている。
あらさ等を測定する際、下記（イ）または（ロ）の如き
支持具を用いている。
【０００３】（イ）図７に示すように、定盤５４の上面
に、先端部に曲率半径の小さい曲面部を有する剛体から
なる支持体５３を３個所に配置し、該支持体５３の先端
部で被測定物５１を３点支持するもの。
に、先端部に曲率半径の小さい曲面部を有する剛体から
なる支持体５３を３個所に配置し、該支持体５３の先端
部で被測定物５１を３点支持するもの。
【０００４】（ロ）図８に示すように、定盤６４の上面
に、１個または複数個の粘土、アスファルトピッチ等か
らなる高粘性支持体６３を配置し、該高粘性支持体６３
によって被測定物６１を支持するもの。
に、１個または複数個の粘土、アスファルトピッチ等か
らなる高粘性支持体６３を配置し、該高粘性支持体６３
によって被測定物６１を支持するもの。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術をナノメートルオーダの精度の測定に用いた場合、上
記従来の技術のうち（イ）のものは、支持具が剛体製で
あるため、被測定物を前記支持具に支持させたときの位
置（以下、「基準点」という。）は時間の経過によって
移動しないが、被測定物を曲率半径の小さい先端部で支
持するため、大型，大重量の被測定物を支持したとき、
被測定物の自重によるたわみが発生したり、被測定物の
前記支持体の先端部と当接している部位が歪んでしま
い、測定値の精度が低下すると共に、被測定物を傷付け
るおそれがあるという問題点があった。
術をナノメートルオーダの精度の測定に用いた場合、上
記従来の技術のうち（イ）のものは、支持具が剛体製で
あるため、被測定物を前記支持具に支持させたときの位
置（以下、「基準点」という。）は時間の経過によって
移動しないが、被測定物を曲率半径の小さい先端部で支
持するため、大型，大重量の被測定物を支持したとき、
被測定物の自重によるたわみが発生したり、被測定物の
前記支持体の先端部と当接している部位が歪んでしま
い、測定値の精度が低下すると共に、被測定物を傷付け
るおそれがあるという問題点があった。
【０００６】また、（ロ）のものは、上記（イ）のもの
のような自重によるたわみや歪の発生は防止できるも
の、高粘性支持体自体が時間の経過とともに変形してし
まい、該変形にともなって被測定物の前記基準点が微小
ではあるが移動して測定精度が時間の経過とともに低下
し、加えて、被測定物の支持面に高粘性支持体の構成材
料が付着してしまい、後工程で洗浄や拭き取りを行わな
ければならないという問題点があった。
のような自重によるたわみや歪の発生は防止できるも
の、高粘性支持体自体が時間の経過とともに変形してし
まい、該変形にともなって被測定物の前記基準点が微小
ではあるが移動して測定精度が時間の経過とともに低下
し、加えて、被測定物の支持面に高粘性支持体の構成材
料が付着してしまい、後工程で洗浄や拭き取りを行わな
ければならないという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、被測定物の自重によるた
わみや歪の発生がなく、さらに、時間の経過にともなっ
て、被測定物が支持された位置（基準点）が移動するお
それのない被測定物の支持装置を提供することを目的と
するものである。
に鑑みてなされたものであり、被測定物の自重によるた
わみや歪の発生がなく、さらに、時間の経過にともなっ
て、被測定物が支持された位置（基準点）が移動するお
それのない被測定物の支持装置を提供することを目的と
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の被測定物の支持装置は、凹球面が設けられ
た支持具本体と、被測定物を３点で支持するために前記
凹球面内に配設された３個の同じ大きさの球面体とを有
する３つの支持具によって前記被測定物を支持するよう
に構成されている。 また、前記球面体は、前記球面体の
半径をｒ 0 とし、前記凹球面の半径をＲ 0 としたときに、
ｒ 0 ＝（２√３−３）Ｒ 0 なる条件を満たす大きさに形成
されている構成としてもよい。 さらに、前記３つの支持
具の各々は、３角形の各角部位に相当する位置にそれぞ
れ配置されている構成とすることが好ましい。
め、本発明の被測定物の支持装置は、凹球面が設けられ
た支持具本体と、被測定物を３点で支持するために前記
凹球面内に配設された３個の同じ大きさの球面体とを有
する３つの支持具によって前記被測定物を支持するよう
に構成されている。 また、前記球面体は、前記球面体の
半径をｒ 0 とし、前記凹球面の半径をＲ 0 としたときに、
ｒ 0 ＝（２√３−３）Ｒ 0 なる条件を満たす大きさに形成
されている構成としてもよい。 さらに、前記３つの支持
具の各々は、３角形の各角部位に相当する位置にそれぞ
れ配置されている構成とすることが好ましい。
【０００９】前記凹球面の代りに、凹放物面を設けるこ
ともでき、また、支持具本体を、台に形成された凹球面
からなるすり合わせ面で支持したものでもよい。
ともでき、また、支持具本体を、台に形成された凹球面
からなるすり合わせ面で支持したものでもよい。
【００１０】
【作用】本発明の支持装置上に被測定物を載置すると、
被測定物は各支持具の３個の球面体のそれぞれの一点で
当接する。このとき３個の球面体は互いに接触したま
ま、凹球面の面上を移動し、各球面体に働く力がつり合
った位置で静止し、各支持具において被測定物は３点で
分散して支持されることになる。本発明の支持装置は３
つの支持具によって前記被測定物を支持するように構成
されているので、被測定物を定盤上で支持したとき、被
測定物は９点で分散して支持されることになる。
被測定物は各支持具の３個の球面体のそれぞれの一点で
当接する。このとき３個の球面体は互いに接触したま
ま、凹球面の面上を移動し、各球面体に働く力がつり合
った位置で静止し、各支持具において被測定物は３点で
分散して支持されることになる。本発明の支持装置は３
つの支持具によって前記被測定物を支持するように構成
されているので、被測定物を定盤上で支持したとき、被
測定物は９点で分散して支持されることになる。
【００１１】また、前記３つの支持具の各々が、平面視
３角形の各角部位に相当する位置にそれぞれ配置されて
いる構成とすることにより、被測定物の自重によるたわ
みが大幅に減少すると共に、被測定物を傷付けることも
なくなる。
３角形の各角部位に相当する位置にそれぞれ配置されて
いる構成とすることにより、被測定物の自重によるたわ
みが大幅に減少すると共に、被測定物を傷付けることも
なくなる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】図１は第１実施例を示す模式側面図であっ
て、本実施例の支持具６は、支持具本体３の上面に凹球
面５が設けられており、該凹球面５内には、被測定物１
を３点で支持するための３個の同じ大きさの球面体２が
配設されている。支持具本体３の裏面は平面に形成さ
れ、支持具６を定盤４上に載置した際、前記裏面が定盤
４の上面と接触する。前記球面体２は、真ちゅう，鋼，
ガラス、セラミック等の剛体から構成することができる
が、低熱膨張係数の熱的に安定した材料で製作すること
が望ましい。
て、本実施例の支持具６は、支持具本体３の上面に凹球
面５が設けられており、該凹球面５内には、被測定物１
を３点で支持するための３個の同じ大きさの球面体２が
配設されている。支持具本体３の裏面は平面に形成さ
れ、支持具６を定盤４上に載置した際、前記裏面が定盤
４の上面と接触する。前記球面体２は、真ちゅう，鋼，
ガラス、セラミック等の剛体から構成することができる
が、低熱膨張係数の熱的に安定した材料で製作すること
が望ましい。
【００１４】次に、球面体２の大きさと被測定物１また
は凹球面５の大きさとの関係について説明する。
は凹球面５の大きさとの関係について説明する。
【００１５】先ず、球面体２の大きさと被測定物１の大
きさとの関係について述べる。
きさとの関係について述べる。
【００１６】球面体２の大きさは、被測定物１をできる
だけ広い支持領域で受けるようにするために、３個の球
面体２が凹球面５内で静止状態が安定する範囲内でなる
べく大きいことが望ましい。
だけ広い支持領域で受けるようにするために、３個の球
面体２が凹球面５内で静止状態が安定する範囲内でなる
べく大きいことが望ましい。
【００１７】例えば，被測定物１の外周形状が円形の場
合、各球面体２の直径は被測定物１の直径の約１／５〜
１／１０程度とし、凹球面５の開口面より各球面体２が
上方へ３〜１０ｍｍ程度突出したものであればよい。
合、各球面体２の直径は被測定物１の直径の約１／５〜
１／１０程度とし、凹球面５の開口面より各球面体２が
上方へ３〜１０ｍｍ程度突出したものであればよい。
【００１８】球面体２の大きさと凹球面５の深さとの関
係については、３個の球面体２がすべて凹球面５の面に
接触する必要があるため、３個の球面体２がそれぞれ凹
球面５の面と接触する点（以下、「接触点」という。）
を通る平面は、凹球面５の開口面より図示下方に存在し
なければならない。
係については、３個の球面体２がすべて凹球面５の面に
接触する必要があるため、３個の球面体２がそれぞれ凹
球面５の面と接触する点（以下、「接触点」という。）
を通る平面は、凹球面５の開口面より図示下方に存在し
なければならない。
【００１９】ここで、凹球面５に対し使用可能な最大の
大きさの球面体２について検討してみると、各球面体２
が凹球面５の大円上で内接する場合の球面体２の大きさ
が、使用可能な最大のものということができる。
大きさの球面体２について検討してみると、各球面体２
が凹球面５の大円上で内接する場合の球面体２の大きさ
が、使用可能な最大のものということができる。
【００２０】図４はこの状態を示す模式平面図であっ
て、Ｏは凹球面５の大円の中心，Ｐは第１球面体２−１
の中心，Ｑは第１球面体２−１と第２球面体２−２との
接触点，Ｒは第２球面体２−２の中心，Ｓは第３球面体
２−３の中心，Ｔは第１球面体２−１と凹球面５の大円
との接触点である。
て、Ｏは凹球面５の大円の中心，Ｐは第１球面体２−１
の中心，Ｑは第１球面体２−１と第２球面体２−２との
接触点，Ｒは第２球面体２−２の中心，Ｓは第３球面体
２−３の中心，Ｔは第１球面体２−１と凹球面５の大円
との接触点である。
【００２１】この場合、Ｏ，Ｐ，Ｑは凹球面５の大円と
同一面上にあり、△ＯＰＱは∠ＯＱＰ＝直角の直角三角
形であり、△ＰＲＳは正三角となる。したがって、次式
が成立する。
同一面上にあり、△ＯＰＱは∠ＯＱＰ＝直角の直角三角
形であり、△ＰＲＳは正三角となる。したがって、次式
が成立する。
【００２２】
【数１】 上記式から明らかなように、球面体２の使用可能な最大
半径は凹球面５の大円の（２×３1/2 −３）倍である。
半径は凹球面５の大円の（２×３1/2 −３）倍である。
【００２３】次に、第１実施例の支持具６を用いて被測
定物１を支持した例について説明する。
定物１を支持した例について説明する。
【００２４】図５および図６は、本実施例の支持具６を
３個使用し、定盤４上に被測定物１をその裏面部で支持
したもので、図５はその模式平面図、図６はその模式側
面図である。
３個使用し、定盤４上に被測定物１をその裏面部で支持
したもので、図５はその模式平面図、図６はその模式側
面図である。
【００２５】定盤４上に平面視３角形の各角部位に配置
された１組の支持具６が載置されている。被測定物１を
載置する前には、各支持具６のそれぞれの３個の球面体
２は重力により、互いに一点で接触し、かつ、凹球面５
ともそれぞれ一点で接触しており、各接触点で生じる反
力と重力とがバランスする位置で静止している。このと
き、３個の球面体２は、静止しているが、固定されてい
るものではないので、球面体２に外力が働くと、３個の
球面体２は互いの位置関係を変えずに、それぞれ接触を
保ったまま、前記外力とつり合う位置まで凹球面５の面
上を移動することができる。
された１組の支持具６が載置されている。被測定物１を
載置する前には、各支持具６のそれぞれの３個の球面体
２は重力により、互いに一点で接触し、かつ、凹球面５
ともそれぞれ一点で接触しており、各接触点で生じる反
力と重力とがバランスする位置で静止している。このと
き、３個の球面体２は、静止しているが、固定されてい
るものではないので、球面体２に外力が働くと、３個の
球面体２は互いの位置関係を変えずに、それぞれ接触を
保ったまま、前記外力とつり合う位置まで凹球面５の面
上を移動することができる。
【００２６】被測定物１が載置されると、各支持具６
は、３個の球面体２のそれぞれの一点で被測定物１を支
持すると共に、上述したように、３個の球面体２は互い
に接触したまま、凹球面５の面上を移動し、３個の球面
体２に働く力がつり合った位置で静止する。この状態
が、１組の支持具６により支持された被測定物１の基準
点となるが、被測定物１は各支持具６の３個の球面体２
の３点で分散して支持され、全体として９点で分散して
支持されることになる。
は、３個の球面体２のそれぞれの一点で被測定物１を支
持すると共に、上述したように、３個の球面体２は互い
に接触したまま、凹球面５の面上を移動し、３個の球面
体２に働く力がつり合った位置で静止する。この状態
が、１組の支持具６により支持された被測定物１の基準
点となるが、被測定物１は各支持具６の３個の球面体２
の３点で分散して支持され、全体として９点で分散して
支持されることになる。
【００２７】本実施例では、各支持具６のそれぞれの３
個の球面体２が、支持荷重をバランスさせるので、合計
９点で分散して被測定物１をほぼ均等に支持することが
できる。このため、従来の３点支持の支持具に比較し
て、被測定物１の自重によるたわみが大幅に減少すると
共に、被測定物１を傷付けることもなくなる。
個の球面体２が、支持荷重をバランスさせるので、合計
９点で分散して被測定物１をほぼ均等に支持することが
できる。このため、従来の３点支持の支持具に比較し
て、被測定物１の自重によるたわみが大幅に減少すると
共に、被測定物１を傷付けることもなくなる。
【００２８】また、支持具本体３および球面体２を剛体
で製作できるので、従来の粘性体支持具の如く、前記基
準点が時間の経過とともに移動することがなくなり、計
測に長時間を必要とする場合であっても、正確な計測を
行うことができる。
で製作できるので、従来の粘性体支持具の如く、前記基
準点が時間の経過とともに移動することがなくなり、計
測に長時間を必要とする場合であっても、正確な計測を
行うことができる。
【００２９】次に、本発明の第２実施例について、図２
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００３０】第２実施例の支持具１６は、支持具本体１
３に凹球面１５が設けられ、該凹球面１５内に同じ大き
さの３個の球面体１２が配設されている点は上記第１実
施例と同様であるが、支持具本体１３の反凹球面側の面
すなわち裏面１３ｂに３個以上の突出部１３ａが一体的
に設けられている点で相違している。
３に凹球面１５が設けられ、該凹球面１５内に同じ大き
さの３個の球面体１２が配設されている点は上記第１実
施例と同様であるが、支持具本体１３の反凹球面側の面
すなわち裏面１３ｂに３個以上の突出部１３ａが一体的
に設けられている点で相違している。
【００３１】本実施例の作用・効果は第１実施例とほと
んど同様であるが、前記裏面１３ｂに突出部１３ａが一
体的に設けられているので、裏面１３ｂの平面の仕上げ
は精密に仕上げる必要がなくなると共に、定盤４の上面
に多少の凹凸が存在しても安定して載置することができ
る。
んど同様であるが、前記裏面１３ｂに突出部１３ａが一
体的に設けられているので、裏面１３ｂの平面の仕上げ
は精密に仕上げる必要がなくなると共に、定盤４の上面
に多少の凹凸が存在しても安定して載置することができ
る。
【００３２】さらに、本発明の第３実施例について、図
３を参照して説明する。
３を参照して説明する。
【００３３】第３実施例の支持具２６は、上記各実施例
の支持具本体３，１３をそれぞれ二分割したものに相当
し、支持具本体２３が凹球面２５を有し、該凹球面２５
内には同じ大きさの３個の球面体２２が配設されている
点では、上記第１および第２実施例と同様であり、次に
説明する点が相違している。
の支持具本体３，１３をそれぞれ二分割したものに相当
し、支持具本体２３が凹球面２５を有し、該凹球面２５
内には同じ大きさの３個の球面体２２が配設されている
点では、上記第１および第２実施例と同様であり、次に
説明する点が相違している。
【００３４】支持具本体２３の反凹球面側には凸球面が
形成されており、該凸球面が台２３ｂの図示上面に形成
された凹球面からなるすり合わせ面２３ａで支持された
ものである。
形成されており、該凸球面が台２３ｂの図示上面に形成
された凹球面からなるすり合わせ面２３ａで支持された
ものである。
【００３５】本実施例は、例えば、図３に示すように被
測定物２１の支持面がわん曲しているものや、支持面が
傾斜している被測定物を支持するとき、前記支持具本体
２３を前記すり合わせ面２３ａ上で移動させることで、
支持具本体を台２３ｂ上で傾斜させ、被測定物２１が支
持具本体２３に触れる（干渉する）ことを防ぐことがで
きる。本実施例の支持具２６の場合、球面体２２の最上
端が凹球面２５の開口面より図示上方へ３ｍｍ程度突出
するものであれば十分である。
測定物２１の支持面がわん曲しているものや、支持面が
傾斜している被測定物を支持するとき、前記支持具本体
２３を前記すり合わせ面２３ａ上で移動させることで、
支持具本体を台２３ｂ上で傾斜させ、被測定物２１が支
持具本体２３に触れる（干渉する）ことを防ぐことがで
きる。本実施例の支持具２６の場合、球面体２２の最上
端が凹球面２５の開口面より図示上方へ３ｍｍ程度突出
するものであれば十分である。
【００３６】上記各実施例において、支持具本体に凹球
面を設けたもののみを示したが、凹球面に代えて凹放物
面としてもよい。この凹放物面の場合も、球面体の大き
さと凹放物面の大きさの関係等については、上記各実施
例と同様に考えてよい。
面を設けたもののみを示したが、凹球面に代えて凹放物
面としてもよい。この凹放物面の場合も、球面体の大き
さと凹放物面の大きさの関係等については、上記各実施
例と同様に考えてよい。
【００３７】さらに、支持具本体の外形形状は、円柱、
角柱、多角形柱等、必要に応じて任意の外形形状とする
ことができる。
角柱、多角形柱等、必要に応じて任意の外形形状とする
ことができる。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので以下に記載するような効果を奏する。
ので以下に記載するような効果を奏する。
【００３９】載置された被測定物は、各支持具の３個の
球面体により３点に分散されて支持されるので、３つの
支持具を用いて被測定物を支持すると合計９点で支持す
ることになり、被測定物の自重によるたわみ量が従来の
支持具に比較して大幅に減少すると共に、被測定物を傷
付けるおそれもなくなる。
球面体により３点に分散されて支持されるので、３つの
支持具を用いて被測定物を支持すると合計９点で支持す
ることになり、被測定物の自重によるたわみ量が従来の
支持具に比較して大幅に減少すると共に、被測定物を傷
付けるおそれもなくなる。
【００４０】加えて、支持具本体および球面体を剛体で
製作することができるので、従来の粘性体支持具の如く
基準点が時間の経過とともに移動することがなくなり、
計測に長時間を必要とする場合であっても、高精度の計
測を行うことが可能となる。また、支持具本体を台のす
り合わせ面で支持したものは、上記効果のほか、被測定
物の支持面がわん曲または傾斜したものであっても、３
個の球面体で均等に支持することができると共に、支持
具本体と被測定物との干渉を防止できる。
製作することができるので、従来の粘性体支持具の如く
基準点が時間の経過とともに移動することがなくなり、
計測に長時間を必要とする場合であっても、高精度の計
測を行うことが可能となる。また、支持具本体を台のす
り合わせ面で支持したものは、上記効果のほか、被測定
物の支持面がわん曲または傾斜したものであっても、３
個の球面体で均等に支持することができると共に、支持
具本体と被測定物との干渉を防止できる。
【図１】第１実施例の支持具の模式側面図である。
【図２】第２実施例の支持具の模式側面図である。
【図３】第３実施例の支持具の模式側面図である。
【図４】本発明の支持具の各球面体が凹球面の大円で接
触する状態を示す説明図である。
触する状態を示す説明図である。
【図５】本発明の支持具を３組用いて定盤上に被測定物
を支持した状態を示す模式平面図である。
を支持した状態を示す模式平面図である。
【図６】図５の状態を側面からみた模式側面図である。
【図７】従来の３点支持具で被測定物を支持した状態を
示す模式側面図である。
示す模式側面図である。
【図８】従来の粘性体支持具で被測定物を支持した状態
を示す模式側面図である。
を示す模式側面図である。
１，２１ 被測定物 ２，１２，２２ 球面体 ３，１３，２３ 支持具本体 ４ 定盤 ５，１５，２５ 凹球面 ６，１６，２６ 支持具 １３ａ 突出部 １３ｂ 裏面 ２３ａ すり合わせ面
Claims (5)
- 【請求項１】 凹球面が設けられた支持具本体と、被測
定物を３点で支持するために前記凹球面内に配設された
３個の同じ大きさの球面体とを有する３つの支持具によ
って前記被測定物を支持するように構成されている被測
定物の支持装置。 - 【請求項２】 前記球面体は、前記球面体の半径をｒ0
とし、前記凹球面の半径をＲ0としたときに、 ｒ0＝（２√３−３）Ｒ0 なる条件を満たす大きさに形成されている請求項１に記
載の被測定物の支持装置。 - 【請求項３】 前記３つの支持具の各々が、平面視３角
形の各角部位に相当する位置にそれぞれ配置されている
請求項１または２に記載の被測定物の支持装置。 - 【請求項４】 前記凹球面の代りに、凹放物面を設けた
請求項１から３のいずれか１項に記載の被測定物の測定
装置。 - 【請求項５】 前記支持具本体を、台に形成された凹球
面からなるすり合わせ面で支持した請求項１から４のい
ずれか１項に記載の被測定物の支持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037735A JP3001997B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 被測定物の支持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3037735A JP3001997B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 被測定物の支持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04256588A JPH04256588A (ja) | 1992-09-11 |
| JP3001997B2 true JP3001997B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=12505746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3037735A Expired - Fee Related JP3001997B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 被測定物の支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3001997B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP3037735A patent/JP3001997B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04256588A (ja) | 1992-09-11 |
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