JP3806268B2 - 球面計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、球面計に関し、特に、ガラスの如き球面形成部材に球面を加工するに際して、一台で凹球面、凸球面、および平面の全ての曲率半径を精度良く測定する球面計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球面計の従来例を図２を参照して説明する。図２（ａ）は一部断面正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分Ａを拡大して示した図、図２（ｃ）は円筒リングが摩耗したところを示す図である。
１は一端側を開放端部１１とする円筒リングである。円筒リング１の開放端部１１における外周縁部はＲ面取り部１３より成る接触部が形成されており、他端側である底壁部１２には固定部材３を介してダイヤルゲージ２の非可動部が取り付けられている。４は軸方向に変位する触針であり、この触針４の位置はダイヤルゲージ２の目盛りに表示される構成とされている。
【０００３】
球面計の測定原理を、特に、図２（ｂ）を参照して説明するに、被測定球面である凹球面７に対して、Ｒ面取り部１３が第１の接触点５において接触すると共に、触針４が第２の接触点６において接触し、第１の接触点５が形成する半径Ｒｍの円断面に対する第２の接触点６の高さ、即ち、凹球面７の底の部分の高さＨを測定する。
【０００４】
ダイヤルゲージ２の触針４の変位範囲は第１の接触点５が構成する円断面から第２の接触点６までの高さＨと比較して小さい場合が多いので、一般的には、先ず、測定の基準となる図示されない球面原器に円筒リング１および触針４を押し当ててダイヤルゲージ２の目盛りの０点調整をした後、実際に測定する被測定球面である凹球面７に対して球面計を押し当て、球面原器に押し当てたときの目盛りとの間の差ΔＨを読み取る。即ち、被測定球面である凹球面７と球面原器の頂点の高さの差が読み取ったダイヤルゲージの目盛りの差となる。
【０００５】
球面原器の曲率半径は、予め干渉計、３次元測定器その他の測定器により測定しておき、球面原器の曲率半径Ｒ₀ と、被測定球面である凹球面７と球面原器の頂点の高さの差ΔＨに基づいて被測定球面である凹球面７の曲率半径を次式により算出する（詳細は、特開平９−８９５０７号公報 参照）。

ここで、Ｒ：被測定球面の曲率半径
Ｈ：被測定球面の頂点の高さ
Ｒ₀ ：球面原器の曲率半径
Ｒ_m ：円筒リングの母線半径
Ｒ_c ：円筒リングの子線半径
ΔＨ：球面原器と被測定球面の頂点の高さの差
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した球面計の従来例は、中空の円筒リング１を具備し、円筒リング１の中心にダイヤルゲージ２の如き目盛り表示部を有する構成のものである。
即ち、接触円の直径を特定する部材が中空の円筒リング１であるところから、被測定物に対するＲ面取り部１３の接触位置が被測定物が凹球面、凸球面および平面の何れかに対応して変化する。そして、円筒リング１のＲ面取り部１３が摩耗することにより、被測定物に対するＲ面取り部１３の接触面積も変化し、曲率半径を求めるに必要な接触円直径の特定を正確に実施することができなくなる。
【０００７】
この球面計も、凹球面専用、凸球面専用、平面専用とすることにより以上の問題を解消することはできる。しかし、ガラスを球面形成部材としてレンズを加工する場合、凹球面および凸球面を一対として加工するので、凹球面用球面計および凸球面用球面計の２台の球面計を準備する必要がある。そして、凸面測定時は測定円直径が外径となるので、打痕その他の特異個所により変形し、測定精度を悪くする。
この発明は、上述の問題を解消した簡易な球面計を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１：測定対象に接触する解放端部１１を有する円筒リング１と、円筒リング１の軸心に沿って変位して下端が測定対象に接触する触針４と、触針４の下端の変位を表示する表示部とを有する球面計において、開放端部１１の端面に互に直径を異にする端面内径部１７１および端面外径部１７２を円筒リング１と同軸に構成した球面計を構成した。
【０００９】
そして、請求項２：請求項１に記載される球面計において、円筒リング１はその内側壁１４および外側壁１５に同軸の内側周壁１６１および外側周壁１６２より成る環状溝部１６を開放端部１１の端面に形成し、端面内径部１７１を内側周壁１６１に形成すると共に端面外径部１７２を外側周壁１６２に形成した球面計を構成した。
【００１０】
また、請求項３：請求項２に記載される球面計において、円筒リング１の開放端部１１の内側壁１４には外方下向きに傾斜する内側円錐面１４１を形成すると共に開放端部１１の外側壁１５には内方下向きに傾斜する外側円錐面１４２を形成し、内側円錐面１４１と内側周壁１６１とは円形に交差して端面内径部１７１を構成すると共に外側円錐面１４２と外側周壁１６２とは円形に交差して端面外径部１７２を構成した球面計を構成した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。図１（ａ）は実施例全体を説明する図、図１（ｂ）は凸球面測定を説明する図、図１（ｃ）は凹球面測定を説明する図である。
先ず、図１（ａ）を参照するに、１は一端側を開放端部１１とする円筒リングを示す。この円筒リング１は、その内側壁１４および外側壁１５に同軸の内側周壁１６１および外側周壁１６２より成る環状溝部１６を開放端部１１の端面に形成している。円筒リング１の開放端部１１の内側壁１４には外方下向きに傾斜する内側円錐面１４１が形成される。この内側円錐面１４１と内側周壁１６１とは円形に交差して端面内径部１７１を構成している。一方、開放端部１１の外側壁１５には内方下向きに傾斜する外側円錐面１４２が形成される。外側円錐面１４２と外側周壁１６２とは円形に交差して端面外径部１７２を構成している。
【００１２】
２はダイヤルゲージであり、触針４の上下変位量を目盛りにより表示するものである。
図１（ｂ）を参照して凸球面測定を説明するするに、先ず、基準平面に対して球面計を適用接触してダイヤルゲージ２の目盛りを０合わせしておく。次いで、２点鎖線により示される凸球面に球面計を適用して端面内径部１７１を接触した状態でダイヤルゲージ２を調整し、偏差ｈ₁ を測定する。この球面計の場合、凸球面に接触している端面内径部１７１の直径をＤ₁ とすると、この直径Ｄ₁ そのものが接触円直径となる。ここで、凸球面の曲率半径をＲ₁ とすると、これは、凸を＋として、次式で表わすことができる。
【００１３】
Ｒ₁ ²＝（Ｄ₁／２）²＋（Ｒ₁−ｈ₁）²
∴ Ｒ₁ ＝Ｄ₁ ²／（８ｈ₁）＋ｈ₁／２
図１（ｃ）を参照して凹球面測定を説明するするに、２点鎖線により示される凹球面に球面計を適用すると、端面外径部１７２が凹球面に接触する。端面外径部１７２が凹球面に接触した状態でダイヤルゲージ２を調整し、偏差−ｈ₂ を測定する。この場合、凹球面に接触している端面外径部１７２の直径をＤ₂ とすると、この直径Ｄ₂ が接触円直径となる。ここで、凹球面の曲率半径をＲ₂ とすると、これは次式で表わすことができる。
Ｒ₂ ＝Ｄ₂ ²／（−８ｈ₂）−ｈ₂／２
【００１４】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明によれば、測定対象に接触する解放端部１１を有する円筒リング１と、円筒リング１の軸心に沿って変位して下端が測定対象に接触する触針４と、触針４の下端の変位を表示する表示部とを有する球面計において、開放端部１１の端面に互に直径を異にする端面内径部１７１および端面外径部１７２を円筒リング１と同軸に構成したことにより、円筒リング１の開放端部１１の端面内径部１７１の直径および端面外径部１７２の直径により一意的に測定対象の接触円直径が決定、測定される。一般に、接触円直径を一意的に測定することができないことが曲率半径計算時の誤差の要因とされているが、この実施例は接触円直径は端面内径部１７１の直径および端面外径部１７２に一意的に決定するので、測定対象の曲率半径の測定精度は高い。即ち、一台の球面計により凹球面、凸球面、および平面の全ての曲率半径を精度良く測定することができる。
【００１５】
そして、凹球面および凸球面測定時の接触個所を直径を異にする端面内径部１７１および端面外径部１７２により明確に分離し、接触円直径を明確にすることにより、測定対象の曲率半径測定精度を向上させることができる。
また、測定対象の形状が凹球面であるか或いは凸球面であるかに対応して相異なる端面外径部１７２或は端面内径部１７１が測定対象に接触することとなるので、使用中の摩耗の発生が少ない。
【００１６】
更に、開放端部１１の端面内径部１７１および端面外径部１７２が繰り返し使用により摩耗したとしても、内側円錐面１４１および外側円錐面１４２を研削してこれらの直径を容易に元の状態に復元することができ、この不変な直径に基づいて接触円直径の測定結果を常に正確に一定に維持することができる。
また、開放端部１１の端面内径部１７１は円筒リング１の内側壁１４からみて外方に偏位したところに位置し、端面外径部１７２は円筒リング１の外側壁１５からみて内方に偏位したところに位置しているので、それだけ周囲から加えられる外力から保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】従来例を説明する図。
【符号の説明】
１ 円筒リング
１１ 開放端部
１２ 底壁部
１３ Ｒ面取り部
１４ 内側壁
１４１ 内側円錐面
１４２ 外側円錐面
１５ 外側壁
１６ 環状溝部
１６１ 内側周壁
１６２ 外側周壁
１７１ 端面内径部
１７２ 端面外径部
２ ダイヤルゲージ
３ 固定部材
４ 触針
５ 第１の接触点
６ 第２の接触点
７ 凹球面

Claims (3)

1. 測定対象に接触する解放端部を有する円筒リングと、円筒リングの軸心に沿って変位して下端が測定対象に接触する触針と、触針の下端の変位を表示する表示部とを有する球面計において、
   開放端部の端面に互に直径を異にする端面内径部および端面外径部を円筒リングと同軸に構成したことを特徴とする球面計。
2. 請求項１に記載される球面計において、
   円筒リングはその内側壁および外側壁に同軸の内側周壁および外側周壁より成る環状溝部を開放端部の端面に形成し、
   端面内径部を内側周壁に形成すると共に端面外径部を外側周壁に形成したことを特徴とする球面計。
3. 請求項２に記載される球面計において、
   円筒リングの開放端部の内側壁には外方下向きに傾斜する内側円錐面を形成すると共に開放端部の外側壁には内方下向きに傾斜する外側円錐面を形成し、
   内側円錐面と内側周壁とは円形に交差して端面内径部を構成すると共に外側円錐面と外側周壁とは円形に交差して端面外径部を構成したことを特徴とする球面計。

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