JPH11153426A

JPH11153426A - 球面形状傾斜式測定装置

Info

Publication number: JPH11153426A
Application number: JP33364997A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Ueki; 英明植木; Takashi Kosakai; 隆小堺; Hiroshi Koibuchi; 弘鯉渕
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 1999-06-08
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JP3387801B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定物の測定球面の中心近傍から外周まで
のあらゆる位置での測定においても測定値のバラツキの
発生を防止し、かつ被測定物の全体の球面形状の変化を
高精度に測定できる球面形状傾斜式測定装置を提供す
る。【解決手段】旋回傾斜自在に設けられた旋回支持部７
に被測定物Ｗの球面に当接する開放部を上向きにしたリ
ング８と軸方向に移動自在な測定子を有する微小変位計
１３を配設し、その上方部位に、リング８上に載置され
る被測定物Ｗを押える押え保持具５ａを有しかつ一定の
測定圧を加えるための重り１が交換自在に取り付けられ
た加圧手段Ｐと加圧手段Ｐを水平移動させる水平移動手
段Ｈとを配設し、旋回支持部７を旋回傾斜させたときに
被測定物Ｗを水平に保ちかつ一定の測定圧で保持できる
ように加圧手段Ｐと押え保持具５ａを水平移動させるこ
とにより、被測定物の測定面の中心から外周までの測定
を精度良く行ない得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹球面または凸球
面を有する光学レンズ等の被測定物の球面形状の測定に
用いる球面形状傾斜式測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、凹球面または凸球面を有する光学
レンズ等の被測定物の球面形状の測定には、次に説明す
るような簡易球面計が用いられている。

【０００３】簡易球面計１００は、図１２に示すよう
に、一端側に開放部１０１ａを有する円筒状のリング１
０１と、リング１０１の底壁部１０１ｂに固定部材１０
４を介して取り付けられたダイヤルゲージ１０２と、軸
方向に移動自在な測定子１０３とを備えている。

【０００４】この簡易球面計１００の測定原理を、凹球
面を有する被測定物の球面形状を測定する場合を例に挙
げて説明する。

【０００５】1. 先ず、図１２の（ａ）に示すように、
マスターゲージとなる球面原器Ｗ₀に簡易球面計１００
のリング１０１の開放部１０１ａの外周縁部および測定
子１０３を押し当てて、球面原器Ｗ₀ の頂点とリング１
０１との接触点１０５で形成される円断面に対する球面
原器Ｗ₀ と測定子１０３との接触点１０６の深さＸを測
定し、その値をダイヤルゲージ１０２の目盛りの０点に
調整する。

【０００６】2. 上記1.ののち、図１２の（ｂ）に示す
ように、上記1.で０点調整した簡易球面計１００を球面
原器Ｗ₀ に代えて被測定物Ｗに押し当てて、簡易球面計
１００のリング１０１の開放部１０１ａの外周縁部およ
び測定子１０３を前記被測定物Ｗの測定する球面形状の
中心近傍とそれを中心とする同心円状の部位に当接さ
せ、前記被測定物Ｗの頂点とリング１０１との接触点１
０７で形成された円断面に対する前記被測定物Ｗと測定
子１０３との接触点１０８の深さＹを測定し、上記1.の
深さＸとの差Ｚが前記ダイヤルゲージ１０２の目盛りに
表れる。

【０００７】3. さらに、前記被測定物Ｗの全体の形状
を把握しておかないと被測定物Ｗの形状を正確に評価す
ることができない。そのために、中心近傍の測定のみな
らずその周辺までの測定を必要とする。そこで、上記2.
の後に、図１２の（ｃ）に示すように、前記被測定物Ｗ
を傾けながら、前記被測定物Ｗの測定個所を上記2.の中
心近傍から外周方向へ測定する球面形状に沿ってずらし
ていき、ずらした位置での測定を上記2.と同様にして、
前記被測定物Ｗのずらした位置を頂点とし、その頂点と
リング１０１との接触点１０９で形成された円断面に対
する前記被測定物Ｗと測定子１０３との接触点１１０の
深さＹ₁ を測定し、上記1.の深さＸとの差Ｚ₁ が前記ダ
イヤルゲージ１０２の目盛りに表れる。

【０００８】ここで、Ｙ−Ｘ＝＋Ｚの場合は、凹球面形
状が大きいことを示す。Ｙ−Ｘ＝−Ｚの場合は、凹球面
形状が小さいことを示す。Ｚ＝Ｚ₁ の場合は、凹球面形
状全体が一様に同じ形状になっていることを示し、Ｚ≠
Ｚ₁ の場合は、凹球面形状全体が一様には同じでない、
または、くせをもった形状になっていることを示す。

【０００９】なお、凸球面の場合は、リング１０１の開
放部１０１ａの内周縁部が、前記凸球面に当接される点
が、上述した凹球面の場合と異なるだけであるので、そ
の説明は省略する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
技術では、簡易球面計を一方の手で把持するとともに被
測定物を他方の手に把持して両者を互いに押し付けて測
定を行なっているために、被測定物全体の形状を見るた
めの被測定物を中心近傍から外周に近い位置まで傾けて
測定する時や繰り返し測定を行なうたびに、リングと被
測定物とを互いに押し付ける力、つまり測定圧、が変動
することは避けられず、この測定圧の変動に起因して、
リングまたは被測定物の変形量が変動して、測定値にバ
ラツキが発生する。加えて、被測定物の表面には微小な
凹凸があるが、上述した測定圧の変動に起因して、リン
グと被測定物との接触点における被測定物表面の損傷程
度が変動して測定値にバラツキが発生する。また、手で
簡易球面計と被測定物を把持するため、特に被測定物を
傾けて外周に近ずけながら測定していく際に、それぞれ
の測定位置が不明確であることと、外周に近いほど簡易
球面計と被測定物が不安定な位置関係になり、両者を互
いに押し付けて測定するとき、簡易球面計と被測定物の
バランスや均等な測定圧での測定が難しくなる。さら
に、測定作業者が異なる場合には、前記測定圧やバラン
スの取り方等に個人差が生じるために測定値にも個人差
が生じる。このような測定圧の変動やバランスの取り方
さらに個人差等により、測定値のバラツキは、０．５〜
１．０μｍとなり、０．３μｍ程度の高い精度が要求さ
れる光学レンズ加工時等における球面形状の測定には用
いることができない。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来の技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、被測定
物をその測定面の中心近傍から外周までのあらゆる位置
の測定においても測定値のバラツキの発生を防止し、測
定値の信頼性を上げ、かつ高精度な球面形状の測定がで
きる球面形状傾斜式測定装置を実現することを目的とす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の球面形状傾斜式測定装置は、旋回軸を中
心に旋回傾斜自在に設けられ、かつ任意の角度に傾斜さ
せて位置決め固定する固定手段とその傾斜角度を表示す
る計測器を備えた旋回支持部材に、測定面が下向きに配
される被測定物の球面に当接する開放部を上向きにして
配設されたリングと該リングの下方部位に配設されて該
リングの下面側から前記開放部へ向かって突出する軸方
向に移動自在な測定子を有する微小変位計を取り付け、
前記旋回支持部材の上方に、前記リング上に載置される
被測定物を押え保持する押え保持具を有して上下方向へ
移動自在に配設された加圧手段と、該加圧手段を水平移
動しうるように支持しかつ任意の位置に固定できる水平
移動手段とを備え、前記加圧手段には、前記リング上に
載置される被測定物に一定の測定圧を加えるための重り
が交換自在に取り付けられ、そして前記旋回支持部材が
前記旋回軸を中心に旋回傾斜したときに被測定物を水平
に保ちかつ一定の測定圧で保持できるように前記加圧手
段を水平移動させて所定の位置に固定させることによ
り、被測定物の測定面の中心から外周まで全体を一様に
測定することができ、被測定物の全体の形状の変化を把
握することができるようにしたことを特徴とする。

【００１３】さらに、本発明の球面形状傾斜式測定装置
は、旋回軸を中心に旋回傾斜自在に設けられ、かつ任意
の角度に傾斜させて位置決め固定する固定手段とその傾
斜角度を表示する計測器を備えた旋回支持部材に、被測
定物の測定面を上向きにして保持する押え保持具を取り
付け、前記旋回支持部材の上方に、被測定物の球面に当
接する開放部を下向きにして配設されたリングと該リン
グの上方部位に配設されて該リングの上面側から前記開
放部へ向かって突出する軸方向に移動自在な測定子を有
する微小変位計と、前記リングと微小変位計を保持して
上下方向へ移動自在に配設された加圧手段と、該加圧手
段を水平移動しうるように支持しかつ任意の位置に固定
できる水平移動手段とを備え、前記加圧手段には、前記
押え保持具上に載置される被測定物に一定の測定圧を加
えるための重りが交換自在に取り付けられ、そして前記
旋回支持部材が前記旋回軸を中心に旋回傾斜したときに
被測定物の測定面を水平に保ちかつ一定の測定圧で保持
できるように前記加圧手段を水平移動させて所定の位置
に固定させることにより、被測定物の測定面の中心から
外周まで全体を一様に測定することができ、被測定物の
全体の形状の変化を把握することができるようにしたこ
とを特徴とする。

【００１４】また、本発明の球面形状傾斜式測定装置に
おいては、水平移動手段は、リニアガイドを介して水平
移動自在に設けられた水平移動支持部材を有し、該水平
移動支持部材が加圧手段を支持するように構成すること
が好ましく、さらに、被測定物を押え保持する押え保持
具は、被測定物の受け面側の形状と同形状の受け部と被
測定物の外周面に当接して被測定物の動きを規制する外
筒からなる押えホルダ、または、被測定物の受け面側に
当接するリング状の開放部が設けられた押えリング、ま
たは、被測定物の受け面側の中心付近に当接する押えヘ
ッドによって、被測定物を保持することが好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によれば、旋回軸を中心に傾斜可能な部
材に開放部を上向きにしたリングと測定子を配設し、そ
の上方で加圧手段と水平移動手段を備えた部材に被測定
物を押え保持する押え保持具を配設してなり、先ず、リ
ングと測定子を配設した傾斜可能な部材とその上方の押
え保持具を有する加圧手段とを真っ直ぐに揃え、リング
上に測定する球面を下向きにして載置した被測定物に対
し、重りを取り付けた加圧手段により押え保持具を介し
て被測定物に押圧することにより、前記重りの重量によ
って定まる一定の測定圧で被測定物の中心近傍の球面形
状が測定できる。次に、被測定物の測定位置を外周にず
らした位置での球面形状を測定するために、傾斜可能な
部材に付帯する角度計を見ながら任意の角度までリング
と測定子を傾斜させ、かつ前記押え保持具が配設されて
水平移動可能な部材を被測定物が傾斜したリングに載置
しても水平に保持されるように傾斜に合わせて水平移動
させる。そして、前記垂直方向にて被測定物の中心近傍
を測定する時と同様にして、被測定物の測定面を中心か
ら外周まで全体を一様に測定することで、全体の球面形
状の様子を正確に把握することができる。

【００１６】また、上述の測定具と被測定物の位置関係
を逆にして、旋回軸を中心に傾斜可能な部材に被測定物
の測定面を上向きにして保持できる押え保持具を配設
し、その上方で加圧手段と水平移動手段を備えた部材に
開放部を下向きにしたリングと測定子を配設してなり、
押え保持具を配設した傾斜可能な部材とその上方のリン
グと測定子を配設した水平移動可能な部材とを真っ直ぐ
に揃えて垂直方向に測定し、次に、被測定物の測定位置
を外周にずらした位置での球面形状を測定するために、
傾斜可能な部材を傾斜させると、押え保持具に保持され
る被測定物も傾斜し、かつ前記下向きのリングと測定子
の測定具が配設された部材を、前記被測定物の測定面を
水平にかつ一定測定圧で保持と測定ができるよう傾斜に
合わせて水平移動させて測定する。このようにして、上
述した測定と同様に、被測定物の測定面を中心から外周
まで全体を一様に測定することで、全体の球面形状の様
子を正確に把握することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１８】図１は本発明に係る球面形状傾斜式測定装
置の第１の実施例の模式正面図であり、図２は図１に図
示する球面形状傾斜式測定装置の一部を破断して示す模
式側面図であり、図１および図２は被測定物を支持する
リングと加圧手段Ｐとを鉛直方向に揃えた状態を示す。

【００１９】図１および図２において、ベース１９上に
は本体支柱１５が立設されており、本体支柱１５の上端
から下方へ３分の１から２分の１程度の位置に、旋回中
心７ｃを中心として旋回可能な旋回軸７ｂが設けられ、
この旋回軸７ｂは本体支柱１５を貫通しており、本体支
柱１５の裏面側で旋回ストッパーハンドルネジ７ｅによ
り旋回ストッパー７ｄを介して任意の旋回位置において
固定できるようになっている。本体支柱１５の前面にお
いて旋回軸７ｂに嵌挿された旋回支持部７は、旋回軸７
ｂを上端にして下方へ延びた形状に形成されて、本体支
柱１５の前面に沿って動きうるように配設されており、
旋回中心７ｃを基準に旋回軸７ｂを介して旋回自在に左
右に傾斜することができるように構成されている。した
がって、旋回支持部７および旋回軸７ｂを任意の位置へ
旋回傾斜させた後に旋回ストッパーハンドルネジ７ｅの
締め付けにより旋回ストッパー７ｄを介して旋回軸７ｂ
をその位置に固定することにより、旋回支持部７を任意
の傾斜位置で固定することができる（この状態を図３に
図示する。）。旋回支持部７の上下方向の中間付近に
は、リング取付台９を支持する支持台１０が前方へ突出
するように取り付けられており、支持台１０の自由端近
傍に形成された取付孔１０ａには、リング取付台９の小
径部が着脱自在に嵌挿されており、支持台１０の先端面
に螺合されたセットネジ１７の先端をリング取付台９の
小径部の凹所９ｃの底面に当接させることにより、リン
グ取付台９は支持台１０に固定される。

【００２０】リング取付台９の上端面には、被測定物Ｗ
の球面に当接される開放部を上向きにしたリング８が、
リング取付台９の雄ネジ部９ｂにリング８の雌ネジ部８
ｂを螺合することにより着脱自在に固着され、また、リ
ング取付台９を貫通する中心孔９ａには、後述する電気
マイクロ１３の測定子１３ａが遊嵌される。

【００２１】支持台１０の下方には、スライドテーブル
１２が旋回支持部７の前面に図示しないガイドを介して
上下動自在に配設されており、スライドテーブル１２に
突設されたホルダ１１には、リング８の下面側から開放
部へ向って突出する軸方向へ移動自在な測定子１３ａを
備えた電気マイクロ１３が支持されている。また、スラ
イドテーブル１２の側面には当接部材１２ａが取り付け
られ、この当接部材１２ａの下面には旋回支持部７に取
り付けられたブラケット７ａに支持されるマイクロメー
タ１４の軸部材１４ａの先端面が当接されている。これ
により、マイクロメータ１４の軸部材１４ａを伸縮させ
ることにより、スライドテーブル１２を旋回支持部７に
対して上下方向へ移動させることができ、リング８上に
載置される被測定物Ｗの下面に対して電気マイクロ１３
の測定子１３ａを所定の高さに位置決めすることができ
るように構成されている。つまり、微小変位計である測
定子１３ａを有する電気マイクロ１３は、上下方向へ移
動自在に支持されており、測定子１３ａの上下方向の位
置を被測定物Ｗの球面形状に対応して適宜変更できるよ
うに構成されている。

【００２２】電気マイクロ１３は、その測定子１３ａの
変位信号を表示装置２０に伝達し、表示装置２０は伝え
られた電気信号を処理してその微小変位を表示する。

【００２３】旋回支持部７の下端には、角度表示させる
ための指示部２１ａが設けられており、また、本体支柱
１５の前面下端には、旋回支持部７を旋回傾斜させたと
きの角度がわかるように目盛りを刻んだ角度表示板２１
を配設する。角度表示板２１は、旋回支持部７が鉛直方
向に直立しているときにその指示部２１ａが０度の表示
となるようにし、そして、旋回支持部７を旋回傾斜させ
たときの角度を正しく表示できるように設定されてい
る。また、旋回支持部７が正面から見て鉛直方向に直立
した０度の位置から時計回り方向（図１において）に旋
回しないように旋回支持部７の動きを規制するストッパ
ー１５ｂが本体支柱１５に設けられ、０度の位置を定め
ている。

【００２４】本体支柱１５の上端側には、支持台１０か
ら上方へ所定の間隔をおいた部位に加圧手段Ｐを上下動
自在に支持するためのスライド軸支持部材４が水平移動
手段Ｈを介して支持台１０にほぼ平行して突出されてい
る。

【００２５】加圧手段Ｐは、水平移動支持部材２４に保
持されたスライド軸支持部材４の自由端近傍部位に摩擦
抵抗が微小であるボールスプライン軸４ａを介して上下
動自在に支持されたスライド軸３と、スライド軸３の下
端に着脱可能なネジを介して押え保持具５ａを取り付け
た加圧ヘッド５を備えるとともに、スライド軸３の上部
に一体的に設けられた頭部部材２の上面から上方へ突出
する小径部３ａに、リング状の重り１が交換自在に嵌挿
されている。このリング状の重り１は、複数個の重量の
異なる重りを準備しておき、被測定物に対応する重量の
重りを選択して加圧手段に取り付けることにより、一定
の押圧力（測定圧）を得ることができる。また、加圧ヘ
ッド５の下端にネジ等によって着脱自在に取り付けられ
る押え保持具としては、図７の（ａ）ないし（ｃ）に図
示するような種々のタイプの押え保持具５ａ、５ｂ、５
ｃがある。例えば、図７の（ａ）に図示する押えヘッド
５ａは、図１ないし図３に図示する押え保持具と同タイ
プであり、被測定物Ｗの受け面側の中心付近に当接する
ものであり、同図（ｂ）に図示する押えリング５ｂは被
測定物Ｗの受け面側の外周部に当接するリング状の開放
部が設けられたものであり、同図（ｃ）に図示する押え
ホルダ５ｃは被測定物Ｗの受け面側の形状と同形状の受
け部と被測定物Ｗの外周面に当接して被測定物Ｗの動き
を規制する外筒からなる形状に形成されたものである。
これらの押え保持具は、被測定物の形状に合わせて、そ
のうちのいずれか１つのタイプを選択して、加圧ヘッド
５の下端に取り付けて適宜使用することができる。

【００２６】さらに、加圧手段Ｐには、その頭部部材２
に枢軸１６ａにより回動自在に枢支された棒状のストッ
パ１６を設け、スライド軸３を上方位置に引き上げてス
トッパ１６を図１に示すように直立（スライド軸３と平
行）させると、ストッパ１６の自由端（下端面）がスラ
イド軸支持部材４の上面に当接し、スライド軸３が自然
落下しないようにロックするロック手段が設けられてお
り、このロックをはずすことによりスライド軸３が下降
し、スライド軸３の下端に配設された加圧ヘッド５の押
え保持具５ａが図１に破線で示すように下方へ移動して
被測定物Ｗを押さえながら保持する。そして、加圧ヘッ
ド５には加圧手段Ｐを上下動させるためのハンドル６が
取り付けられている。

【００２７】加圧手段Ｐが配設されたスライド軸支持部
材４を水平移動しうるように保持する水平移動手段Ｈ
は、本体支柱１５の上端部前面にベース１９に平行に水
平方向に取り付けられたリニアガイド２３と、このリニ
アガイド２３の沿って移動可能に設けられてスライド軸
支持部材４を保持する水平移動支持部材２４とを備え、
この水平移動支持部材２４は、スライド軸支持部材４お
よび加圧手段Ｐがリング８および測定子１３ａに対して
前述したような位置関係となるように、リニアガイド２
４の前面に配設されている。そして、加圧手段Ｐが配設
されたスライド軸支持部材４と水平移動支持部材２４は
一体となってリニアガイド２３に沿って水平方向に移動
可能である。また、水平移動支持部材２４の側面には、
本体支柱１５の上端部側面に設けられたブラケット１５
ａに支持されたマイクロメータ２２の軸部材２２ａの先
端面が当接されており、これにより、旋回支持部７のリ
ング８上に載置される被測定物Ｗと、その上方で加圧手
段Ｐの被測定物Ｗを保持する押え保持具５ａとを垂直方
向に真っ直ぐに揃えた位置を基準として、旋回支持部７
を旋回軸７ｂを中心に旋回傾斜させたときに、リング８
上に載置される被測定物Ｗと加圧手段Ｐの押え保持具５
ａとの間にずれが生じるけれども、加圧手段Ｐを正面か
ら見て左右いずれの方向にもずれた距離だけ計測しなが
ら水平移動をさせることができ、図３に図示するよう
に、リング８上に載置される被測定物Ｗと加圧手段Ｐの
押え保持具５ａとの間のずれを補正することが可能とな
る。

【００２８】また、水平移動支持部材２４の上端に取り
付けられた水平移動ストッパー金具２４ｂはベース１９
と平行に本体支柱１５の裏側へ延び、さらに、本体支柱
１５の裏面（すなわち、リニアガイド２３を取り付けた
面と反対側の面）に接して移動しうるように下側に折り
曲げられている。そして、本体支柱１５の裏面には水平
移動支持部材２４の水平移動可能距離と同等の長さをも
った水平移動ストッパー１５ｃが図示しない突起状の金
具で両端２か所でリニアガイド２３と平行に取り付けら
れており、水平移動ストッパー１５ｃの水平移動ストッ
パー金具２４ｂを挟んでいる面の反対側に水平移動スト
ッパーネジ１５ｄを設け、この水平移動ストッパーネジ
１５ｄを締め付けることにより、水平移動ストッパー１
５ｃが水平移動ストッパー金具２４ｂを挟み付けて水平
移動を規制するようにして、任意の位置で固定できるよ
うになっている。

【００２９】次に、上記実施例の球面形状傾斜式測定装
置を用いて凹球面を有する被測定物の球面を測定する手
順について、図４ないし図６に基づいて、説明する。

【００３０】1. 先ず、被測定物の中心近傍を測定する
ために、図１および図２に図示するように、球面形状傾
斜式測定装置における旋回支持部７のリングおよび測定
子１３ａと加圧手段Ｐとを鉛直方向に真っ直ぐ揃える。
そして、加圧ヘッド５に突設されたハンドル６を把持し
て、図４の（ａ）に示すように加圧手段Ｐを上方へ引き
上げ、ストッパ１６を直立させて加圧手段Ｐが落下しな
いようにロックし、スライド軸３の小径部３ａに所定の
重量を有するリング状の重り１を嵌挿して取り付ける。

【００３１】2. その後、図４の（ｂ）に示すように、
球面原器Ｗ₀ をその凹球面を下向きにしてリング８上に
載置する。

【００３２】3. そして、ストッパ１６を枢軸１６ａを
支点として回動させてロックを解除し、図４の（ｃ）に
示すように、ハンドル６を把持して加圧手段Ｐを下降さ
せ、加圧ヘッド５の下部の押えヘッド（押え保持具）５
ａの下端面を球面原器Ｗ₀ の裏面の中央部に当接させて
ハンドル６より手を離す。これにより、重り１の重量に
よって定まる一定の押圧力（測定圧）によって球面原器
Ｗ₀ がリング８に押し付けられ、球面原器Ｗ₀ は第１の
接触点Ｔ₁ でリング８に当接するとともに、第２の接触
点Ｔ₂ で測定子１３ａに当接する。

【００３３】そして、上記従来の簡易球面計と同様に、
第１の接触点Ｔ₁ で形成される円断面に対する第２の接
触点Ｔ₂ の高さＸに対応する電気マイクロ１３に接続さ
れた表示装置２０の目盛りの０点調整を行なう。

【００３４】4. その後、ハンドル６を把持して加圧手
段Ｐを上方へ引き上げるとともに、ストッパ１６を直立
状態にして加圧手段Ｐが落下しないようにロックし、次
いで、図５の（ａ）に示すようにリング８より球面原器
Ｗ₀ を取り外す。

【００３５】5. 次いで、図５の（ｂ）に示すように被
測定物Ｗをその凹球面を下向きにしてリング８上に載置
する。

【００３６】6. そして、ストッパ１６を枢軸１６ａを
支点として回動させてロックを解除し、図５の（ｃ）に
示すように、ハンドル６を把持して加圧手段Ｐを下降さ
せ、加圧ヘッド５の押えヘッド５ａの下端面を被測定物
Ｗの裏面の中央部に当接させてハンドル６より手を離
す。これにより重り１の重量によって定まる一定の押圧
力（測定圧）によって被測定物Ｗがリング８に押し付け
られ、被測定物Ｗは第１の接触点Ｔ₁ でリング８に当接
するとともに、第２の接触点Ｔ₂ で測定子１３ａに当接
し、第１の接触点Ｔ₁ で形成される円断面に対する第２
の接触点Ｔ₂ の高さＹを測定する。この場合、上記3.に
よって電気マイクロ１３の表示装置２０の目盛りは０点
調整されているため、該表示装置２０には上述した従来
の簡易球面計と同様にＹとＸとの差Ｚが表示される。

【００３７】7. そして、被測定物Ｗの測定面全体の形
状を把握するために、上記6.の後、上記4.と同様に加圧
手段Ｐを上方へ引上げ、ストッパ１６にて落下しないよ
うにロックしてから、リング８より被測定物Ｗをいった
ん取り去る。

【００３８】8. その後、被測定物Ｗの測定箇所を外周
へずらすために、図３に図示するように、旋回ストッパ
ーハンドルネジ７ｅを緩め、旋回支持部７を被測定物Ｗ
の測定したい位置まで旋回中心７ｃを基準に旋回軸７ｂ
に沿って旋回しながら、角度表示板２１の角度表示に従
って傾斜させる。傾斜位置が決まったなら旋回ストッパ
ーハンドルネジ７ｅを締め付けて、求める傾斜位置に固
定する。さらに、旋回支持部７が旋回傾斜したことで、
リング８および測定子１３ａは、その上方に位置する押
えヘッド５ａとの垂直方向の真っ直ぐな位置からずれが
生じてくる。そのために、水平移動ストッパーネジ１５
ｄを緩めて水平移動支持部材２４を移動しうるように
し、左右いずれかの方向へずれた分だけマイクロメータ
２２で計測しながら移動させ、スライド軸支持部材４に
支持されている加圧手段Ｐとその下端に配設されている
押えヘッド５ａを、その下方で傾斜した状態となってい
るリング８の開放部の上に被測定物Ｗが水平に保持でき
る位置関係になるまで水平に移動させ、その位置が決ま
ったなら再び水平移動ストッパーネジ１５ｄを締め付け
て水平移動支持部材２４を固定する。

【００３９】9. 次いで、被測定物Ｗを再び図６の
（ｂ）に示すように凹球面を下向きにしてリング８上に
載置する。

【００４０】10. その後に、図６の（ｃ）に示すよう
に上記6.と同様にして、被測定物Ｗがリング８の傾斜の
度合いに拘らず常に水平に保つように、加圧ヘッド５の
押えヘッド５ａを被測定物Ｗの裏面の中央部に当接させ
る。なお、被測定物押え保持具として、押えリング５ｂ
や押えホルダ５ｃを用いるときには、図７の（ｂ）や
（ｃ）に図示するように、被測定物Ｗの裏面の中心の軸
に同心円上を均等に当接させる。そして、加圧手段Ｐを
使って重り１の重量によって定まる一定の押圧力（測定
圧）により、被測定物Ｗがリング８に傾斜角度分斜めに
押し付けられ、被測定物Ｗは第１の接触点Ｔ₁ でリング
８に当接するとともに、第２の接触点Ｔ₂で測定子１３
ａに当接し、第１の接触点Ｔ₁ で形成される円断面に対
する第２の接触点Ｔ₂ の高さＹ₁ を測定する。この場
合、表示装置２０は、上記3.によって電気マイクロ１３
の表示装置２０の目盛りは０点調整されているため、上
述した従来の簡易球面計と同様に、Ｙ₁ とＸとの差Ｚ₁
が表示される。

【００４１】11. さらに、上記10. と同様に、傾斜角
度をいくつか変えて被測定物の外周方向に数個所で測定
した後に、それぞれの測定値Ｚ₁ 、Ｚ₂ 、Ｚ₃ ……がい
ずれも等しい値となっているか、それとも違っているか
を比較する。このようにして、被測定物の測定面全体の
形状を把握することができ、その形状を正確に評価する
ことが可能となる。

【００４２】なお、凸球面を有する被測定物の場合は、
リング８の開放部の内周縁部が凸球面に当接する点のみ
が上述した凹球面の場合と異なるだけであるので、その
説明は省略する。

【００４３】また、本実施例は、電気マイクロを用いた
高精度の測定器で説明したが、生産現場で良く使用され
ているリングスフェロメータを用いて測定できることは
いうまでもない。さらに、本実施例は、分度器を模した
角度表示板で傾斜角度を表示する簡単な測定器で説明し
たが、この他に、傾斜計やエンコーダー等を用いて計測
する方法もある。

【００４４】図８および図９ないし図１１は、本発明に
係る球面形状傾斜式測定装置の他の実施例の模式正面
図、および、測定手順を示す説明図である。

【００４５】本実施例は、前述した第１の実施例の球面
形状傾斜式測定装置における上部の加圧手段と水平移動
手段を有する側に、被測定物の押え保持具に代えて、開
放部を下に向けたリング８と測定子１３ａを備えた測定
手段一式を取り付け、そして、下部の旋回軸を有する旋
回支持部側に、リング８と測定子１３ａを配設した測定
手段に代えて、被測定物の押え保持具を取り付けたもの
であり、つまり、先に述べた傾斜式測定装置の被測定物
の押え保持具と測定手段の配設位置を上下逆にしたもの
であって、旋回支持部７の上下方向中央部に保持具支持
台２６を突設し、この保持具支持台２６上に被測定物Ｗ
を保持する押え保持具（図示の例では押えホルダ５ｃ）
を着脱自在に固定する保持具取付台２５が支持されてい
る。また、本体支柱１５の上端部に取り付けられたリニ
アガイド２３に沿って水平移動可能に設けられた水平移
動支持部材（図示しない）の前面に、スライド枠２７を
上下移動しうるように取り付けられ、このスライド枠２
７には、リング８およびリング取付台９を支持する支持
台１０を設けるとともに、電気マイクロ１３や測定子を
上下方向に調整するスライドテーブル１２を上下方向に
移動可能に設けられており、そして、スライド枠２７に
は重り１が交換自在に装着され、上下移動させるための
ハンドル６は支持台１０に取り付けられている。なお、
その他の構成は上記の実施例と同様であるので、その説
明は省略する。また、本実施例の球面形状傾斜式測定装
置を用いて被測定物の球面を測定する手順は、図９ない
し図１１に示すように行なうことができ、その詳細な説
明は、前述した第１の実施例とほぼ同様であるので省略
する。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載するような効果を奏する。

【００４７】測定手段を旋回軸の回りに旋回傾斜できる
ようにするとともに、その測定手段と対置した位置に、
重りを取り付けた加圧手段と、傾斜による測定手段と被
測定物の押え保持具のずれを補正する水平移動手段を設
けることにより、あるいは、被測定物の押え保持具を旋
回軸の回りに旋回傾斜できるようにするとともに、その
押え保持具と対置した位置に、測定手段および重りを取
り付けた加圧手段と、傾斜による押え保持具と測定手段
のずれを補正する水平移動手段を設けることにより、そ
の加圧手段の重力による測定圧を被測定物に加えるため
に一定の測定圧で測定することができ、さらに、測定手
段と加圧手段や押え保持具が垂直に真っ直ぐにセットさ
れている時はもちろんのこと、ある角度傾斜させていっ
た時も、被測定物を水平にあるいは被測定物の測定面を
水平に保持させることができることにより、常に一定の
測定圧が加えられて測定ができるので、被測定物をその
測定面の中心近傍から外周までどこを測定しても、測定
値のバラツキが０．１μｍ程度で測定ができる。また、
測定作業者が変わっても個人差が無くなり、正確な球面
形状の測定が可能となる。さらに、小型で低価格で実現
でき、精度の良い測定ができるので、測定が簡易に場所
を選ばず効率的な測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る球面形状傾斜式測定装置の第１の
実施例の模式正面図である。

【図２】図１に示す球面形状傾斜式測定装置の一部を破
断して示す模式側面図である。

【図３】図１に示す球面形状傾斜式測定装置において、
旋回支持部を旋回軸の回りに旋回傾斜させた状態を示す
模式正面図である。

【図４】図１ないし図３に示す球面形状傾斜式測定装置
による球面原器の測定手順を示す説明図である。

【図５】図１ないし図３に示す球面形状傾斜式測定装置
による垂直状態での被測定物の測定手順を示す説明図で
ある。

【図６】図１ないし図３に示す球面形状傾斜式測定装置
による傾斜させた状態での被測定物の測定手順を示す説
明図である。

【図７】図１ないし図３に示す球面形状傾斜式測定装置
に使用できる被測定物の押え保持具の種類を示し、傾斜
させた状態での被測定物の測定状態を示す説明図であ
る。

【図８】本発明に係る球面形状傾斜式測定装置の第２の
実施例の一部を破断して示す模式正面図である。

【図９】図８に示す球面形状傾斜式測定装置による球面
原器の測定手順を示す説明図である。

【図１０】図８に示す球面形状傾斜式測定装置による垂
直状態での被測定物の測定手順を示す説明図である。

【図１１】図８に示す球面形状傾斜式測定装置による傾
斜させた状態での被測定物の測定手順を示す説明図であ
る。

【図１２】従来の簡易球面計の測定原理を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１重り２頭部部材３スライド軸４スライド軸支持部材５加圧ヘッド５ａ押えヘッド（押え保持具）５ｂ押えリング（押え保持具）５ｃ押えホルダ（押え保持具）６ハンドル７旋回支持部８リング９リング取付台１０支持台１２スライドテーブル１３電気マイクロ（微小変位計）１３ａ測定子１４マイクロメータ１５本体支柱１６ストッパ１９ベース２０表示装置２１角度表示板２２マイクロメータ２３リニアガイド２４水平移動支持部材２５保持具取付台２６保持具支持台２７スライド枠Ｐ加圧手段Ｈ水平移動手段Ｗ₀ 球面原器Ｗ被測定物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】旋回軸を中心に旋回傾斜自在に設けら
れ、かつ任意の角度に傾斜させて位置決め固定する固定
手段とその傾斜角度を表示する計測器を備えた旋回支持
部材に、測定面が下向きに配される被測定物の球面に当
接する開放部を上向きにして配設されたリングと該リン
グの下方部位に配設されて該リングの下面側から前記開
放部へ向かって突出する軸方向に移動自在な測定子を有
する微小変位計を取り付け、前記旋回支持部材の上方
に、前記リング上に載置される被測定物を押え保持する
押え保持具を有して上下方向へ移動自在に配設された加
圧手段と、該加圧手段を水平移動しうるように支持しか
つ任意の位置に固定できる水平移動手段とを備え、前記
加圧手段には、前記リング上に載置される被測定物に一
定の測定圧を加えるための重りが交換自在に取り付けら
れ、そして前記旋回支持部材が前記旋回軸を中心に旋回
傾斜したときに被測定物を水平に保ちかつ一定の測定圧
で保持できるように前記加圧手段を水平移動させて所定
の位置に固定させることにより、被測定物の測定面の中
心から外周まで全体を一様に測定することができ、被測
定物の全体の形状の変化を把握することができるように
したことを特徴とする球面形状傾斜式測定装置。
【請求項２】旋回軸を中心に旋回傾斜自在に設けら
れ、かつ任意の角度に傾斜させて位置決め固定する固定
手段とその傾斜角度を表示する計測器を備えた旋回支持
部材に、被測定物の測定面を上向きにして保持する押え
保持具を取り付け、前記旋回支持部材の上方に、被測定
物の球面に当接する開放部を下向きにして配設されたリ
ングと該リングの上方部位に配設されて該リングの上面
側から前記開放部へ向かって突出する軸方向に移動自在
な測定子を有する微小変位計と、前記リングと微小変位
計を保持して上下方向へ移動自在に配設された加圧手段
と、該加圧手段を水平移動しうるように支持しかつ任意
の位置に固定できる水平移動手段とを備え、前記加圧手
段には、前記押え保持具上に載置される被測定物に一定
の測定圧を加えるための重りが交換自在に取り付けら
れ、そして前記旋回支持部材が前記旋回軸を中心に旋回
傾斜したときに被測定物の測定面を水平に保ちかつ一定
の測定圧で保持できるように前記加圧手段を水平移動さ
せて所定の位置に固定させることにより、被測定物の測
定面の中心から外周まで全体を一様に測定することがで
き、被測定物の全体の形状の変化を把握することができ
るようにしたことを特徴とする球面形状傾斜式測定装
置。
【請求項３】水平移動手段は、リニアガイドを介して
水平移動自在に設けられた水平移動支持部材を有し、該
水平移動支持部材が加圧手段を支持することを特徴とす
る請求項１または２記載の球面形状傾斜式測定装置。
【請求項４】被測定物を押え保持する押え保持具は、
被測定物の受け面側の形状と同形状の受け部と被測定物
の外周面に当接して被測定物の動きを規制する外筒から
なる押えホルダ、または、被測定物の受け面側に当接す
るリング状の開放部が設けられた押えリング、または、
被測定物の受け面側の中心付近に当接する押えヘッドに
よって、被測定物を保持することを特徴とする請求項１
または２記載の球面形状傾斜式測定装置。