JPH02311740A - 透明な試料の硬度測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硬度測定方法とその装置に関し、特に透明な
試料に形成された圧痕を計測してその試料の硬度を測定
する方法およびその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の硬度計では、透明な試料の圧痕像が見えないこと
から、透明な試料の圧痕像を見るために、試料の圧痕以
外の平面部をマジックインキを塗るなどして着色するこ
とにより計測していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような従来の方法では、試料表面を着
色する場合に、着色が常に一定でなくばらつきが多いた
め、試料の圧痕の対角線を正確に測定することがむずか
しく、個人差が大きいという問題がある。

特に、圧痕が小さい場合には、圧痕の内部まで着色され
るため圧痕の対角線を測定することがむずかしく、した
がって硬さを正確に測定することはできなかった。

なお、透明な試料の圧痕像を測定して硬さを求めるよう
にした硬さ試験機は開発されていない。

本発明は上述の問題点の解決をはかろうとするもので、
試料受台を透明材により構成するとともに、同試料受台
の上に載置された試料を、上記試料受台の下方より光を
照射して、上記試料に対向して設けられた対物レンズに
より上記試料に形成された圧痕を観察できるようにした
、透明な試料の硬度測定方法とその装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明の請求項（１）に記
載の透明な試料の硬度測定方法は、透明な試料が載置さ
れる試料受台と、同試料受台の上方に配置された光学式
測定具とを用いて透明な試料に形成された圧痕の寸法を
測定して上記透明な試料の硬度を測定するに際し、上記
試料受台を透明材により構成するとともに、上記試料受
台の下方から同試料受台上に載置された上記透明な試料
を照射して上記光学的測定具により上記透明な試料に形
成された圧痕の寸法を測定し、その測定値から上記透明
な試料の硬度を求めることを特徴としている。

また、同請求項（２）に記載の透明な試料の硬度測定方
法は、透明な試料が載置される試料受台と、同試料受台
の上方に配置された光学式測定具とを用いて透明な試料
に形成された圧痕の寸法を測定して上記透明な試料の硬
度を測定するに際し、上記試料受台を透明材により構成
するとともに、上記試料受台の下方から同試料受台上に
載置された上記透明な試料を照射して上記光学的測定具
により上記透明な試料に形成された圧痕の寸法を測定し
、その測定値から上記透明な試料の硬度を求めるととも
に、上記試料受台の試料載置面が外方に凸となる円弧状
に形成されていることを特徴としている。

さらに、同請求項（３）に記載の透明な試料の硬度測定
寸法は、透明な試料に対して垂直な平行光線を照射して
光学的測定具により上記透明な試料に形成された圧痕の
寸法を測定することを特徴としている。

次に、同請求項（４）に記載の透明な試料の硬度測定装
置は、透明な試料が載置される試料受台と、同試料受台
の上方に配置されて上記透明な試料に形成された圧痕の
寸法を測定するための光学式測定具とをそなえ、上記試
料受台が透明材により構成されるとともに、上記試料受
台の下方に、同試料受台上に載置される上記透明な試料
を照射する光源が配設されていることを特徴としている
。

また、同請求項（５）に記載の透明な試料の硬度測定装
置は、透明な試料が載置される試料受台と、同試料受台
の上方に配置されて上記透明な試料に形成された圧痕の
寸法を測定するための光学式測定具とをそなえ、上記試
料受台が透明材により構成されるとともに、上記試料受
台の下方に、同試料受台上に載置される上記透明な試料
を照射する光源が配設されているとともに、上記光源が
３次元方向へ移動可能に設けられていることを特徴とし
ている。

さらにまた、同請求項（６）に記載の透明な試料の硬度
測定装置は、透明な試料が載置される試料受台と、同試
料受台の上方に配置されて上記透明な試料に形成された
圧痕の寸法を測定するための光学式測定具とをそなえ、
上記試料受台が透明材により構成されて、上記試料受台
の下方に、同試料受台上に載置される上記透明な試料を
照射する光源が配設されているとともに、上記試料受台
の試料載置面が外方に凸となる円弧状に形成されている
ことを特徴としている。

〔作　　用〕

上述の本発明の透明な試料の硬度測定方法およびその装
置では、透明な試料に、下方から試料受台を経て光が照
射されるから、上記透明な試料に形成された圧痕で上記
光が屈折して上記圧痕の対角線を明瞭にする。

また、厚みの薄い試料の場合は、試料受台の上方に凸の
円弧状に形成された試料載置面に透明な試料を巻き付け
て、上記試料と上記試料受台とを密着させることができ
るので、厚みの薄い試料でも正確に測定することができ
る。

そして特に透明な試料に対して垂直な平行光線を照射す
るとき、測定精度の一層の向上がはかられる。

さらに、光源を３次元方向に調節して最も見易い状態で
の測定が可能となる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の実施例としての透明な試料の
硬度測定方法およびその装置について説明すると、第１
．２図は第１実施例を示すもので第１図はその装置の側
断面図、第２図は圧痕を形成された透明な試料〈圧痕を
特に拡大して示した）の平面図であり、第３，４図は第
２実施例を示すもので、第３図は試料受台の斜視図、第
４図はその装置の側断面図である。

まず第１実施例について説明する。

この実施例では、試料受台１が透明な材料で構成されて
いて、試料受台１の上面の試料載置面１ａ上に透明な試
料２が載置される。試料受台１の下方には試料受台を経
て試料２へ光を照射するための光源３が設けられている
。

さらに、試料２に対向する位置には、試料２の表面に、
図示しない圧子の押圧によって形成された四角錐状の圧
痕１０の寸法を測定するための、公知の光学式測定具の
一部をなす対物レンズ４が設けられている。

上述の構成により、光源３からの光が透明な試料受台１
を通り抜け、さらに透明な試料２をその下方から同試料
２の表面へ通過する際に、四角錐状に形成された圧痕１
０の底面で屈折するので、圧痕像が明瞭に観察できる。

特に圧痕１０における対角線１０ｍ　、　１０ｂの部分
は、２方向への屈折となるため特に明瞭となり、対角線
の長さを極めて正確に測定することができる。

試料２に垂直な平行光線を与えるべく、試料受台１と光
源３の間にレンズ５を配設してもよい。

この場合には、試料２の表面の平坦部と圧痕１０の境界
とにおける光の屈折が一層明瞭となるので圧痕１０の対
角線１０ａ　、　１０ｂと試料２の平坦部の境界点を正
確に検出することができて硬度の測定精度が一層向上す
る。

なお、レンズ５を用いずに、透明な試料に対して垂直な
平行光線を出す光線を用いた場合でも同様の効果が得ら
れることはいうまでもない。

また、光源３を前後・左右および上下の３次元（Ｘ、Ｙ
、Ｚ）方向に移動可能に設置するときは、圧痕像が最も
見易い位置に光源を移動することができて、測定が一層
容易となる。さらに光源の明るさを可変とすることによ
り、透明な試料の厚みや試料の有色度合に応じて最適な
コントラストの圧痕像を映出することができる。

次に、第２実施例を説明する。

試料が薄膜の場合、試料は変形し易く試料受台の試料載
置面に旨く密着せず、したがって正確な硬度測定ができ
ないおそれがある。この第２実施例は、このような場合
の測定をも回部とするものであって、この実施例では、
試料受台１１を透明な材料からなる円筒体に形成してそ
の外周の円弧状面を試料載置面１１ａとしている。そし
てここに薄膜状の透明な試料１２が巻き付は気味に密着
することにより、試料１２を試料受台１１に密着して載
置することができる。

なお、第３図は試料受台１２が中空円筒体の場合を示し
ているが、中実円筒体でもよい、また、光が試料に対し
て垂直な平行光線で照射されるような形状であれば、す
なわち試料ａ図面のみが外方へ凸な円弧状に形状されて
おれば、そのほかの部分は特に円弧状でなくてもよいこ
とはいうまでもない。

そして、試料受台１２が中空円筒体の場合には、光源３
は第４図に示したように、試料受台１１の内部に配設さ
れるのが望ましいが、試料受台１１の下方に配設されて
も（第４図の２点鎖線）かまわない。

上述の構成により、第２実施例のものでは、上述の第１
実施例の場合とほぼ同様の作用・効果が得られるほかに
、試料が薄膜の場きでも試料を受台１１に密着載置でき
て、正確な硬度測定が可能となる。

なお、第２実施例においても、第１実施例の場合と同様
に、光源の位置や光度の調節により最適なコントラスト
の圧痕像を映出することができることはいうまでもない
。

なお、いずれの実施例においても、試料が有色な透明体
である場合は、試料色と他の有色光との合成によって、
試料の平坦部の色と光源からの光が屈折して形成する圧
痕像の色との差が、（透明体の場合は光の濃淡だけであ
ったが、これにさらに）加わって試料の圧痕像をより明
瞭にすることができる。したがって、試料が一定であれ
ば試料受台をそれに対応して有色透明材により構成すれ
ばよく、また、試料によって色や色の濃淡が異なる有色
透明体である場合には、透明な試料受台の下に色や濃淡
の異なる複数種の有色透明な薄いスクリーンを挿入して
、試料の色と上記スクリーンとの組合せを変えることに
より最もクリヤーな映像が得られるスクリーンを選択す
れば、−ａ測定精度を向上することもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の透明な試料の硬度測定方
法およびその装置によれば、次のような効果ないし利点
が得られる。

（１）試料受台を透明材により構成するとともに、同試
料受台の下方に設けられた光源から光を上記試料受台を
経て同試料受台上に載置された透明な試料に照射するよ
うにしたから、上記透明な試料に照射された光が上記透
明な試料を透過する際に、同試料に形成された圧痕の底
面で屈折して圧痕像を明瞭に観察できる。

（２）上記（１）の理由により、圧痕の対角線の部分で
は、光は２方向へ屈折となって、対角線の長さの測定が
極めて正確に行なえる。

（３）透明な試料に対して垂直な平行光線を照射するこ
とにより、測定精度を一層向上することができる。

（４）光源が３次元方向へ調節可能に設けられているの
で、透明な試料の圧痕像が最も見易い位置に光源を移動
できて、硬度測定を一層容易にすることができる。

（５）試料が薄膜の場合にも、試料受台の外方へ凸な円
弧状に形成された試料載置面で試料を密着載置できるか
ら、薄膜状の試料についても硬度測定が可能となる。

（６）この装置をアタッチメントとして従来の硬度測定
装置における試料受台上に取付ければ、従来の硬度測定
装置の他の機構（例えば圧子軸を含む試験荷重付与機１
ｌｌ）をそのまま利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の第１実施例としての透明な試料の
硬度測定方法およびその装置を示すもので、第１図はそ
の装置の側断面図、第２図は圧痕を形成された透明な試
料の平面図であり、第３゜４図は本発明の第２実施例と
しての透明な試料の硬度測定方法およびその装置を示す
もので、第３図はその試料受台の斜視図、第４図はその
装置の側断面図である。 １．１１・・・試料受台、２．１２・・・透明な試料、
３・・・光源、４・・・対物レンズ、７・・・基枠、８
・・・光源保持台、１０・・・圧痕、１０ａ　、　１０
ｂ・・・対角線。 代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 同　安達　功 第１図 第２図 第３　図 第４図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明な試料が載置される試料受台と、同試料受台
   の上方に配置された光学式測定具とを用いて透明な試料
   に形成された圧痕の寸法を測定して上記透明な試料の硬
   度を測定するに際し、上記試料受台を透明材により構成
   するとともに、上記試料受台の下方から同試料受台上に
   載置された上記透明な試料を照射して上記光学的測定具
   により上記透明な試料に形成された圧痕の寸法を測定し
   、その測定値から上記透明な試料の硬度を求めることを
   特徴とする、透明な試料の硬度測定方法。
2. （２）試料受台の試料載置面が外方に凸となる円弧状に
   形成されていることを特徴とする、請求項（１）に記載
   の透明な試料の硬度測定方法。
3. （３）透明な試料に対して垂直な平行光線を照射して光
   学的測定具により上記透明な試料に形成された圧痕の寸
   法を測定することを特徴とする、請求項（１）に記載の
   透明な試料の硬度測定方法。
4. （４）透明な試料が載置される試料受台と、同試料受台
   の上方に配置されて上記透明な試料に形成された圧痕の
   寸法を測定するための光学式測定具とをそなえ、上記試
   料受台が透明材により構成されるとともに、上記試料受
   台の下方に、同試料受台上に載置される上記透明な試料
   を照射する光源が配設されていることを特徴とする、透
   明な試料の硬度測定装置。
5. （５）光源が３次元方向へ移動可能に設けられているこ
   とを特徴とする、請求項（４）に記載の透明な試料の硬
   度測定装置。
6. （６）試料受台の試料載置面が外方に凸となる円弧状に
   形成されていることを特徴とする、請求項（４）に記載
   の透明な試料の硬度測定装置。