JPH0313539B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は、固体物質の特性の非破壊的、絶対的
測定をなすための装置に関し、更に詳細にいえ
ば、その物質に食い込む物体の作用からその特性
を取り出し得、さらに電気的評価回路とともに上
記物質へ食い込み物体を案内する案内装置を有す
る測定装置関する。

〔従来技術〕

ある物質の特性を測定するためにそれに食い込
む物体の作用を用いる最良の公知例は多分、物質
の硬度測定であろう。たとえば、シヨア硬さ測
定、ヴイツカース硬さ測定、ロツクウエル硬さ測
定、ブリネル硬さ測定、ヘルベルト（Herberts）
振り子など、数多くの方法が既に存在している。
しかし、表面層が完全にもしくは部分的に破壊さ
れるという事実を考えると、これらの方法を多様
な分野で用いることはできない。たとえば、塗料
の硬さを測定する場合、塗料層には完全には貫き
通らないことがある。にもかかわらず、この塗料
は損傷し、そして塗料層の残りには変化がないと
しても試験乃至測点でのさび斑点が腐食の核とな
ることがある。このため、完成品は測定できず、
テスト試料が測定されることになる。しかし、テ
スト試料はあくまで試験用であつて完成（仕上
げ）品ではない。

また、貫通されている固体物質の反応から取り
出し得るその物質の特性を測定する非破壊的な方
法がある。たとえば、物質上に超音波プローブを
置くことによつて、周波数不整合を測定できるこ
とが知られている。この方法は試料との結合の度
合いに大きく影響される。加うるに、測定される
のは硬さだけではない（なぜなら、測定値は物質
の弾性係数、コーテイングの厚さ、および試験体
の形状とくに厚さに大きく依存するからである）。
この方法は相対的判断に用いることができるだけ
で、絶対的測定に用いることはできない。

絶対的測定をなす別の非破壊的方法が、1981年
12月１日付の「インドウストリー・アンツアイガ
ー（Industrie‐Anzeiger）」に「鍜造物の硬さ分
布を試験する方法」という題で記載された。記載
された装置は非常に高価である。また、大型なの
で、試験体を装置まで持つてこなければならず、
装置を運ぶことは困難である。力は誘導的に加え
られ、食い込み深さは光学変位測定方法によつて
測定される。測定用に用いられたセンサ装置のた
めに、マイクロメータの領域の食い込み深さを確
実に測定することはできない。ここの方法は典型
的な食い込み深さである500μmで表面硬さを測定
するために設計されている。マイクロメータねじ
ゲージの場合と同様に、装置は非常に硬いヨーク
を必要とする。所定の力での食い込み深さは、そ
の測定値が加えられた力の複雑な関数である故、
使い勝手の良くないノモグラフによつて変換され
る。

特願昭59−75655号には、安価に製造でき、使
用場所に持運ぶことができる程小型で、非破壊的
に測定でき、再現性ある絶対測定ができ、異方性
物質の最上部コーテイングの硬さを実際に測定で
き、簡単な関数関係が導かれ、超音波センサ、干
渉測定などのような厄介な装置をもたず、素人に
も取扱いができる装置が記載されている。

これに示された発明は次のような利点をもつて
いる。

Ａ プローブ（既に公知）によつて、厚さの広範
囲にわたつて、コーテイング厚さの非常に精密
な測定が可能になる。非常に精密な測定が可能
であることから、コーテイング厚さの差を高精
密度で測定することも可能である。たとえば、
20μmのコーテイング厚さにおいては0.05μmの
コーテイング厚さの変化も容易に検出できる。
また、100〜500μmの範囲では、0.1μmのコー
テイング厚さの変化が容易に測定できる。この
ような小さなコーテイング厚の変化は極めて低
い接触力で発生することがある。所要力の大き
さを考慮して、たとえば、0.05〜1Nの範囲に
おく。

Ｂ これらの最小の力は、最も軟らかいコーテイ
ングさえも破壊しない。

Ｃ 所要の力が非常に小さいということから、装
置がそれ自身の重さで曲がるというおそれはな
く、非常に少ない材料でもつてここに述べた目
的に対して十分な剛性をその装置に持たせるこ
とができる。

Ｄ このような小さな力で、測定は実際には、ほ
とんどの応用分野で最も重要な資料となる表面
領域においてなされる。

Ｅ 小さな測定面積であり、測定によつては何の
跡も残らない。

Ｆ 高いエネルギを加える必要がないということ
から、高いエネルギを供給する必要もない。従
つて、装置を小さな電池の電力で用いることが
できる。

Ｇ 測定は、結果がどのような場合であつても、
実際上変位がない。

Ｈ 装置は、非常に小さなかつ（または）曲がつ
た表面について測定を行なうのに用いることが
できる。

厚いコーテイングを高精度で測定するプローブ
は従来から公知であり、たとえば、西独実用新案
第7243915号、西独実用新案第7336864号、西独特
許公開第2556340号または西独特許出願第
P3331407号に記載されている。

しかし、前記特願昭59−75655号に記載された
発明は次のような弱点も有している。

Ａ たとえば、第２図においてコーテイング２２
が基板２３上に被着されているように、測定さ
れるべきコーテイングは基板上に被着しなけれ
ばならない。磁気的な方法に基づいたプローブ
が用いられる場合は、コーテイングは軟鉄上に
被着しなければならない。うず電流方法に基づ
いたプローブが用いられる場合は、コーテイン
グは、たとえばアルミニウムまたはそれに類し
た金属上に被着しなければならない。しかし、
基板に被着されていない物質を測定できるのが
望ましい。たとえば、塗料は非常にしばしば、
磁性のもしくは非磁性の基板に塗られる。しか
し、他の多くの場合には、そうではない。

Ｂ プローブは、その先端が食い込み体ともなる
ので特別に製作しなければならない。

Ｃ コーテイングが磁気的軟物質に被着されてい
るか、非磁性物質に被着されるかに応じて、
別々の種類のプローブを用いなれけばならな
い。たとえばこのような物質も硬さもしくは流
れ性質を測定することだけに関心のある当業者
は、しばしば測定されるべきコーテイングの下
にどんな基板が用いられているか知らないし、
その基板の磁気的性質について全く知識をもた
ないか、もつたとしても非常にばくぜんとして
いるのが常である。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、電気的評価回路および固体物
質へ食い込み体を案内する案内装置を有し、固体
物質への食い込み体の動作から物質の特性を導出
する非破壊の絶対的測定装置のすべての利点を有
し、測定されるべきコーテイングを基板に被着さ
せなくても、物質の特性が測定できる測定装置を
提供することにある。

この本発明の目的は、固体物質へ押圧される食
い込み体の挙動から導出される固体物質の特性
を、非破壊で絶対的に測定するため、食い込み体
を担持しその食い込み体をその押圧運動方向に沿
つて前記固体物質へと案内する案内装置と、電気
的評価回路とを有する測定装置において： (a) 前記案内装置に結合され、可変であるが特定
された力で前記食い込み体を前記固体物質へと
押圧するための電気駆動装置を備え； (b) 第１部分および第２部分を有し、それら相互
間の、前記押圧運動方向に沿つた距離につい
て、食い込み体による食い込み深さの測定に十
分な解像度でもつて測定を可能とする、浮動式
の距離測定装置を備え； (c) 前記第１部分は前記食い込み体に剛に結合さ
れ； (d) 前記第２部分に結合された従節であつて、前
記第１部分に対する前記第２部分の機械的接触
を介して前記食い込み体を前記固体物質の表面
へと跳ね返りなしに案内する従節を備え； (e) 前記押圧運動方向において前記従節を微細に
動かす手段を備え、この手段は、前記食い込み
体が前記固体物質の上に着座した後において前
記距離測定装置によりその前記第１部分および
第２部分の間の距離が所定値に至つたことが測
定された時に、滅勢され； (f) 前記距離測定装置から得られる、食い込み深
さを表す電圧出力を、前記電気的評価回路へ導
く手段を備える ことによつて達成される。

先発明におけると同様に案内装置が電気駆動装
置の形式で備えられる。しかし、この場合、食い
込み体それ自体は駆動装置に結合して用いること
ができ、プローブはその先端に食い込み体を保持
する必要がない。しかし、基板に関して測定され
るべきコーテイングの厚さは、以前の場合のよう
に直接には測定されないで、種々の力による食い
込み体の食い込みが、装置の別の部分で測定され
る。食い込み体それ自体を物質上に降下させるた
めにその食い込み体に必要な変位は吊り下げ距離
測定装置によつて測定されないで、測定の開始点
は物質の表面を示す位置に移動される。測定のた
めには、上記距離測定装置は、所定の距離（それ
はもちろん所望の食い込み深さよりも大きくなけ
ればならない）で動作を開始する。

案内装置として、電気駆動装置の駆動軸に固定
されたレバーを用い、そのレバーに回動運動の接
線方向に前記食い込み体を保持させれば、遊びを
もつた中間歯車が不要となり、測定は実際上変位
なく行なわれ、電気駆動装置の回転運動によつて
食い込み体の準線形運動を得ることができる。

食い込み体としてダイヤモンドを使用すれば、
これは既知の最も硬い物質であり、磁気的には中
性で、その側面はかなり高度に研摩できる食い込
み体を与えるので、変化する力が加えられても、
へこみの壁を全く引かかないか、引かいてもほん
のわずかである。従つて、食い込み体は精密なく
さびとして作ることができ、それは、変化する力
のためダイヤモンドを用いる周知の硬さ測定方法
とは全く別の意味を有する。

食い込み体としてピラミツド形ヴイツカースダ
イヤモンドを使用すれば、ヴイツカース硬さ測定
に関連した豊富な経験のいくつかを用いることが
可能になる。

食い込み体として円錐形のロツクウエルダイヤ
モンドを使用すれば、ロツクウエル硬さ測定に関
連した豊富な経験のいくつかを用いることが可能
になる。

食い込み体としてブリネル鋼球を使用すれば、
ブリネル硬さ測定に関連した豊富な経験のいくつ
かを用いることができる。

食い込み体を交換可能とし、案内装置にねじ込
むことができるようにすることによつて、摩耗し
た食い込み体を新しいものと取り替えることが可
能になり、別の形状の食い込み体を用いることも
可能になる。

永久的力が案内装置にゆるやかに作用させられ
て、その案内装置を食い込み体の送り方向に対抗
して偏倚させるようにすることにより、食い込み
体を、測定開始のとき、測定の開始位置に安全に
置くことができる。

永久的力を与えるために磁石を使用することに
よつて、疲労、ヒステリシス、摩擦など、ばねの
欠点を回避できる。付加的なエネルギを必要とし
ない磁気装置としては永久磁石が望ましい。特
に、２つの磁石を設けて、案内装置として用いた
レバーに対するそれらの位置に応じて、駆動軸の
右または左にあるようにするのが望ましい。

食い込み体の送り方向に整列させた２つの磁石
を使用すれば、それらの磁石が横方向の力を生じ
ないようにすることができる。

食い込み体送り方向と逆方向における案内装置
の動きを限定する止め具がその案内装置のために
備えられれば、磁石が相互に接触することを阻止
できる。そうしないと、電気駆動装置に大きな駆
動力の発生が必要となる。止め具によつて磁石は
ある間隔に保たれ、案内装置の運動の範囲ではほ
とんど一定の作用力が得られる。

距離測定装置が薄いコーテイングを測定するた
めのプローブを含み、そのプローブが距離測定装
置の第１部分および第２部分のうちの一方に固定
され、その相手方となる極体が他方に固定されて
いるものであれば、距離測定において有用性が認
められているプローブまたは周知の特殊な構造を
用いることを可能にする。食い込み体の食い込み
深さの測定は距離測定から導かれ、その距離測定
は装置内に実現されている一定状態の下でなされ
る。従つて、食い込み体によつて作られたへこみ
の形状の観測によらず、食い込み深さの距離測定
は直接になされる。通常、距離測定装置は本発明
装置の内部にある。従つて、プローブは測定され
るべき物質から離れている。それ故、測定される
べき物質が非常に暖かい場合でも、プローブを用
いることができる。このことは、たとえば塗料の
場合は非常に重要である。温度がプローブに達す
る迄に、測定は終了してしまう。なぜなら、１つ
の測定サイクルにおける３〜６個の点は硬さ測定
の場合わずか数秒しか必要としないからである。
温度の関数として硬さの減少が測定される場合
（これはプラスチツクの場合特に重要である）は、
装置の内部を冷却することによつて解決され得
る。ダイヤモンドや他の食い込み体は熱を感じな
い。距離測定装置は本発明装置の内部に配置する
ことができるので、装置の内部は冷却できる。

距離測定装置の解像度が少なくとも1μmの1/10
０の範囲内にあるようにすれば、非常に硬い物質
の場合でも測定誤差はわずかであることを意味す
る。食い込み体がたとえば1μmの深さまで食い込
み、分解能がそうであると、その分解能による誤
差はほんの数パーセント程度である。

プローブが磁場原理で作動するものであれば、
市販の、十分に改良された、高精度のプローブを
用いることが可能になる。容量性の距離測定装置
が入手可能なら、それらを用いることができる。

距離測定装置には光学目盛定規、光ポインタお
よび鏡で動作するものを用いることもでき、その
場合には、磁場原理で作動するプローブや容量性
プローブと同様に、非接触で高解像度が得られ
る。

プローブが磁場板原理で動作するプローブすな
わちホール効果プローブであれば、距離測定装置
用の相手方の極体として鉄を用いることが可能に
なる。

前記相手方となる極体が不活性の薄いコーテイ
ングによつて覆われた金属板を含むものであれ
ば、相手方の極体の表面が時間の経過とともに変
化しないように、すなわち酸化しないようにでき
る。これは、時間が経過しても表面形態が変化し
ないことを意味する。

前記不活性の薄いコーテイングが金コーテイン
グであれば、被覆コーテイングが気相被着シリコ
ンである場合に起るようなひび割れを起さないコ
ーテイングを与える簡単な手段によつて酸化が防
がれる。

前記相手方となる極体が前記プローブに垂直に
配列されていれば、異物たとえばほこりが相手方
の極体にたまる危険が減少される。

前記相手方となる極体がプローブの領域に対し
て近似的に無限大に相当する特徴を有する場合、
この特徴は距離測定の較正値が無限大の距離値を
とるならば修正要素は必要ないことを意味する。

前記プローブが従節（フオロア）上にあり、前
記相手方となる極体が案内装置上にあるようにす
ることにより、プローブのための導線は案内装置
に対して何の影響も及ぼさず、ただ単に望ましく
ない力としての摩擦を生じさせるにすぎないよう
にできる。従節の目的は単に追随することであつ
て、加えるべき力の決定には関係していない。

前記距離測定装置が、前記食い込み体の運動の
方向からみてその食い込み体に整列されていれ
ば、距離測定装置の第１部分が第２部分の上に降
されたとき望ましくない力が電気駆動装置および
その軸受に何ら作用しないようにできる。

前記従節がねじ切りスピンドルを備えていれ
ば、従節の動作精度を高くすることができる。

前記ねじ付きスピンドルが食い込み体の運動方
向と平行になつていれば、遊びをともなつた継手
をさらに用いることが避けられる。

前記ねじ切りスピンドルが減速歯車を介して電
動機によつて駆動されるものであれば、ねじ切り
スピンドルが簡単にかつ両回転方向に微細に駆動
され得る。

前記距離測定装置に近接してかつ食い込み体の
運動方向に垂直にピボツト軸が備えられ、距離測
定装置の第１部分および第２部分の一方がこのピ
ボツト軸に固定されていれば、距離測定装置に対
する必要な移動の可能性が機械的に非常に直接的
に、かつ簡単に、「がた」なしに、最小の継手で
実現できる。

前記ピボツト軸に、１つのレバーの一端が固定
され、ねじ切りスピンドルによつてそのレバーの
他端が案内されていれば、装置が小型であるにも
かかわらず、従節に対して微細な移動ができるよ
うになる。

前記レバーは幅広の板ばねであつて、その剛な
方向はその運動方向に平行であり、その他端でね
じ切りスピンドルのねじ山の側面上にバツクラツ
シユなくかみ合うカツプを有し、板ばねに予圧応
力を加えることにより曲げ方向においてそのねじ
山に押し込まれるように構成されていれば、遊び
をもたず一方で極めて剛で他方非常に軽いレバー
を得られる。

前記予圧応力を板ばねがその端部位置に達する
とカツプがねじ山からはずれる程小さくすれば、
ねじ切りスピンドルが端部位置で正確に停止でき
なくとも何も破壊されないようにできる。

前記ピボツト軸と前記駆動軸が同じレベルでお
互いに平行に配列されていれば、装置は平らにで
き、同時に距離測定装置と食い込み体の運動の対
比がより容易になる。

電気駆動装置の他方の側にある電動機の一端が
装置基板に固定されていれば、レバーが最適の長
さをもつことができ、また電動機の磁場は、プロ
ーブが磁気コイルを有していてもそのプローブを
妨害しないようにできる。

前記ねじ切りスピンドルが両端に軸受を有し、
これら軸受の少なくとも１つがつば付き軸受であ
るなら、バツクラツシユをおどろく程無くすこと
ができる。電動機ないしその電動駆動装置が多く
のまたは少しのバツクラツシユをもつかどうかは
問題とならなくなる。

装置基板が３本の脚の上に起立し、そのうちの
２本は食い込み体の先端と共通線上にあれば、た
とえばパイプや他のプリズム状物体のような屈曲
体の周囲での測定が容易になる。

前記共通線が装置の横断縁のうちの１つと平行
に走るような構成は、プリズム状物体に対して測
定がなされるべき場合のより明確な着想を示して
いる。

前記２本の脚が硬い球状カツプの形状をしてい
れば、装置を測定されるべき物質の形状に関係な
く最も望ましいように置くことができる。

開始スイツチを設けることにより、装置が一旦
始動したら手を触れないようにできる。いずれに
しても装置は電子装置を準備するのに10分の数秒
必要とするから、装置を物質上に置くことによつ
て生じるどんな振動もこの時までにおさまつてい
る。

この発明の測定装置の較正は、スイツチオンの
後、距離測定装置が第１の距離値に一致する位置
に運ばれ、この第１の値は記憶装置に記憶され、
公称距雄が第２の値としてその記憶装置に記憶さ
れることによつて行うことができる。これは、装
置内でのどんな変化も何の影響ももたないように
第１の距離値が繰返し決定されることを意味す
る。第２の距離値は特別に決定される必要はな
く、装置に既に記憶されている。

前記第１の値を準無限大に対応するものとすれ
ば、第１の値は非常に容易に決定できる。

前記第２の値を期待されるべき食い込み深さの
値よりずつと大きい値に対応させれば、第２の値
の数値が、差を形成して食い込み深さを決定する
ために常に得られるようになる。

前記第２の値は10μ領域、望ましくは10〜80μ、
特に40μ±30％とすることができる。これらの、
数値は実際の測定に使えることがわかつており、
それ程の努力を払わないでも容易に電気的または
機械的に取り扱うことができる。

〔実施例〕

本発明を好適な実施例を用いて説明する。

金属板１６は、矩形で、重く、堅い。金属板１
６は、その底部にねじ込まれ、半球１７，１８と
なつた硬化表面を有する２つのボルト上に置かれ
る。これら２つのボルトは、中央面１９（第４
図）に関して対称となつており、かつその中央面
１９に垂直で金属板１６の前縁２２と平行な横断
面２１に関しても対称となつている。横断面２１
は前縁２２に近い。金属板１６は、その後縁２３
の近くに、穴２４を有していて、その穴の中に
は、第３の、しかし固定された脚として働くトラ
ンジスタ２６がある。トランジスタ２６は熱検知
器としても働き、その熱検知器で物質２７（それ
の特性は食い込み作用の関数として測定される）
の温度を測定できる。垂直の支持柱２８が前縁２
２と後縁２３の近くの領域にねじ込まれる。堅い
重金属カバー板２９はこれら支持柱上に上からね
じ止めされる。このカバー板は、金属板１６およ
び支持柱２８とともに、非常に剛な、保護用の、
しかも十分に重いかごを形成する。金属板１６の
中央には、回転磁気アセンブリ３１が置かれてい
る。このアセンブリは市販されている。これは端
わく３２によつて金属板１６に固定されている。
ほぼ円筒状の回転磁気アセンブリ３１をできるだ
け低く着座させるために、円筒の一部を形成する
くぼみが金属板１６の円筒下の部分に設けられ
て、アセンブリ３１が部分的にそのくぼみに埋ら
れるようにする。回転磁気アセンブリ３１の駆動
軸３４は端わく３２を貫通し、駆動軸３４は横断
面２１と平行になつている。駆動軸３４は左腕３
７および右腕３８を有するレバー３６を保持して
いる。レバー３６は金属でできていて重く、その
幅広形状のために回転方向３９において現在の目
的に対しては絶対的な剛体性を有する。レバー３
６は駆動軸３４によつて絶対比例的に回転され
る。

左腕３７および右腕３８は、中央面１９に平行
に走り、端わく３２の周縁および回転磁気アセン
ブリ３１を越えて延びる中央片４１によつて形成
される。各端部では90゜の角部４２，４３となつ
て内側に向い一体の構成として端片４４，４６に
連らなる。それによつて端片４４，４６は、中央
片４１と頂度同じ幅になる。測定位置では、端片
４４，４６は、横断面２１と平行に走り、そして
無論お互いに平行である。機械的止め具４７が中
央片４１と金属板１６の間に備えられる。中央片
４１は止め具４７に接触するときは、レバー３６
は第１図による時計回り方向において最も遠い位
置に至つている。何らかの反対方向の力がなけれ
ば、２つの永久磁石の反対極性の磁極４８，４９
はレバー３６をこの位置に保持する。さらに、端
片４６をもつ右腕３８は、駆動軸３４に関して、
左腕３７に接続される部品（後述される）を含む
その左腕３７の重量とつり合う均合いおもり５１
を保持する。

第２図によれば、２本のワイヤ５３，５４が接
続される端子板５２が端わく３２の頂部に備えら
れる。通常の回転磁気アセンブリ３１は、ワイヤ
５３，５４に流れる電流が特定のレベルに達する
と、正確かつ再現可能なトルクを駆動軸３４に与
えるように設計されている。回転磁気アセンブリ
３１は、駆動軸３４を静止したまゝ、損傷なしに
引続いて駆動されることができる。

端片４４は、中央面１９を相当に越えて延びて
おり、第２図においてその前面上に、中央面１９
の両側に延び図示されていない手段によつて固定
された金属支持ブロツク５６を担持している。こ
れは、第２図に一致するように第５図に描かれた
形状をしている。それのベース５７は立方体形状
を有している。めくらねじ穴５９がその底面５８
にあけられている。ここにマウント６２のねじ切
りポスト６１がそれの円形カラー６３に達するま
でねじ込まれる。カラー６３はそれの垂直軸線６
４と同軸になつており、その軸線６４は、ねじ切
りめくら穴５９、えじ切りポスト６１、およびく
ぼみ６６の中央軸に一致する。ヴイツカースダイ
ヤモンド６７は、それの頂部面およびその軸の頂
部領域がくぼみ６６に入り、そこで半田６８で固
定される。ヴイツカースダイヤモンドは軸線６４
と同軸になつている。それの形状はDIN 50133
に記されている。それの下方領域は136゜のフレア
角度をもつピラミツド形状を有している。その先
端は2μmの長さだけ平らになつている。軸線６４
はこの先端を通過する。軸線６４と整列した金属
板１６の貫通孔６９によつて、ヴイツカースダイ
ヤモンド６７は金属板１６を通過できるようにな
る。右腕３８の止め具４７に中央片４１が達する
と、ヴイツカースダイヤモンド６７は貫通孔６９
から引き出されるので損傷を受けることがない。
図示された実施例では、リニアモータのようなも
のでなく、回転磁気アセンブリ形式の電気駆動装
置が用いられているので、ヴイツカースダイヤモ
ンド６７は、やや弧を描いて移動する。したがつ
て、軸線６４の位置もこの動きの間にわずかに動
く。しかし、これは重要ではない。ヴイツカース
ダイヤモンド６７の先端が物質２７の上面に接触
するときだけ、軸線６４が物質２７の適当な表面
部分と垂直になるようにされるべきである。

第７図は、ロツクウエルダイヤモンドも用いる
ことができることを示している。それは
DIN50103によれば半径0.2mmの丸い先端をもつた
90゜または120゜の円錐として形成されている。

問題となつている作業に応じて、他の食い込み
体の形状を用いることもできる。

ベース５７の上ではブロツクは頂部に向かつて
だんだん平らになるくさび７１を形成する。中央
面１９に関して対称的に溝７２がくさび７１内に
設けられる。それは第５図にみられるようにその
深さ方向において軸６４を越えてかなり右の方に
延びる。くさび７１の頂部は同じ幅の平らな板状
部７３になり、均一な厚さの軟鉄板７４が板状部
の頂部面にあり、水平に走つている。板７４は、
矩形で、横断面２１とともに軸線６４、中央面１
９によつて横切られている。板７４の底面は薄い
金のコーテイング７６を備えている。金コーテイ
ングは2μmの厚さである。

板７４の下には、上方に向かつて鋭がつてお
り、軸６４と整列した状態で、磁気的距離測定原
理で動作するプローブ７７がある。これは数年間
出願人によつてGA1.3Hの表示で売られてきた。
プローブ７７は、今まで、基板上に被着された薄
いコーテイングの厚さの非破壊的な測定のために
用いられてきた。

出願人による型T3.3Hのプローブ（これはうず
電流原理で動作し、非磁性物質上の薄いコーテイ
ングの厚さの非破壊的測定用として数年間売られ
た）も、プローブ７７として用いることができ
る。この場合、板７４はアルミニウムでよく、ア
ルミニウムの永久酸化表面層が金コーテイングと
置換されることができる。

プローブ７７の先端７８と金コーテイング７６
の間の距離は、これから述べる種々の動作状態の
間にゼロと数ミリの間に設定できる。金コーテイ
ングの厚さは2μmである。

アルミニウム上の酸化物コーテイングの厚さは
一般の技術的知識である。

後で説明するように、先端７８と板７４の底面
の間の距離は、重要な変数である。従つて、容量
性距離測定方法、鏡装置等のような十分な解像度
を有する他の距離測定装置を用いることができ
る。

プローブ７７は、第５図に示されているよう
に、短かく、変形しない腕８１の右端の軸線６４
と同軸の穴７９に固定されている。腕８１は、そ
の右方領域においてプローブ７７が軸線６４と整
列できるところまで溝７２へ延びている。第１図
には示されていないが、駆動軸３４と同じレベル
にある水平軸８２は横断面２１と平行に走り、固
定腕８１を担持している。軸８２はその両端部で
枕ブロツク８３，８４に着座している。枕ブロツ
ク８３，８４は固定的に上方へ突出して、軸８２
用の遊びのない軸受を形成する。第２ａ図にみら
れるように、この軸受は簡単な態様で実現され
る。互いに90゜に対称的に傾いたフランクを有す
るプリズム状の溝８６が枕ブロツク８３，８４の
上面に設けられている。軸８２は溝のフランク上
に着座している。当然、溝８６は軸８２の幾何学
的長手軸８７に沿つて整列する。ばね板８８が各
枕ブロツクの上側にねじ８９でねじ込まれ、第２
ａ図にみられるように２段折りされている。軸８
２上を走る突出片９１は溝８６のフランクに対し
て軸８２を下方に押しつけ、遊びがないようにす
る。枕ブロツク８３の前でカラー９２が軸８２に
ねじ込まれるので軸８２は後方へ動くことができ
ないようになる。第２のしかしやゝ大きいカラー
９３が枕ブロツク８４を越えて延びる軸８２の一
部にねじ込まれる。しかしカラー９３は動作の間
その枕ブロツクと接触せず、組立ての間すなわち
たたかれた場合でも軸８２が第２図のようにあま
り前方に移動しないようにするにすぎない。

矩形の断面を有する板ばね９６の左端は第２図
のようにカラー９３の裏面に固定される。この板
ばねは幅よりもずつと薄く、それの固定方向にお
いて中央面１９に平行に走る。したがつて、それ
のフレキシブルな方向は中央面１９に垂直に走
り、すなわち、幾何学的長手軸８７にも直角にな
る。第３図から特によくわかるように、板ばね９
６は回転磁気アセンブリ３１の背後をそれに接触
しないで走る。それは、板１６の長さの約3/4に
わたつて延び、したがつて比較的長い。第２図で
見て板ばね９６の右端には、第３ａ図に示される
ように貫通孔９７が配置されていて、その中には
リベツト９８が位置される。板ばね９６はばね鋼
でできており、第２図におけるその右端が前方へ
押されるように、幾分応力が与えられている。第
３ａ図に示されているように、リベツトは真ちゆ
うカツプ９９を右手側に有していて、それは、半
球形状で右方へ延びる。第３ａ図にみられるよう
に、この半球はねじ山１０３のフランク１０，１
０２に押し込まれる。このねじ山１０３はカツプ
９９が部分的にかみ合うことができる程の幅をも
つている。ねじ山を有するスピンドル１０４は真
ちゆうでできており、中央面１９に平行にある距
離をもつて配置されている。このスピンドルはそ
の幾何学的長手軸１０６のを中心として回転でき
る。その長手方向にはいかなるバツクラツシユも
あつてはならない。この目的のために、２つの軸
受板１０７，１０８が備えられていて、板１６に
固定されており、水平になつていて、図面にみら
れるとおり分離している。これら軸受板１０７，
１０８の各々はつば軸受１０９，１１１を有して
いて、それによつて、つば軸受１１１はスピンド
ル１０が下方へ動くのを防ぎ、つば軸受１０９は
スピンドル１０４が上方へ動くのを防止する。つ
ば軸受１０９，１１１は玉軸受として設計されて
いる。確実な案内を与えるために、カツプ９９は
第３ａ図のように90゜フランク１０１，１０２上
でねじ山１０３に深く押し込まれ、さらに、中央
面１９に平行で幾何学的長手軸１０６を貫通する
面に位置する。スピンドル１０４の上端は軸受板
１０８およびつば軸受１１１を通過し、中央面１
９に垂直に回転する比較的大きな大歯車１１２を
固定的に保持している。

大歯車１１２はそれよりずつと小さい歯車１１
３とかみ合う。歯車１１３は図示されていない減
速歯車によつて駆動される（この減速歯車は第３
図の左後方に配列される電動機によつて駆動され
る）。電動機１１４はハウジング１１６内に配置
される。このハウジングは板１６に固定され、か
つ軸受板１０７，１０８に固定的に一部が結合さ
れている。

第２図の右の支持柱２８の前方の領域では、鉄
アングル１１７が板１６にねじで締められ、それ
の垂直起立脚は始動スイツチ１１９を担持した板
１１８を保持している。

今迄述べた部品は全てハウジング内に配置さ
れ、そのハウジングの底面が板１６の底面とな
る。始動スイツチ１１９はハウジング壁から突出
している。装置が電池作動装置として用いられる
べき場合は、装置からワイヤを導出する必要はな
い。しかし、そうでなければ、回転磁気アセンブ
リ３１、プローブ７７および電動機用のワイヤが
導出される。

第１０図は、冒頭に述べた出願から既に知られ
た部品、すなわちそこで述べたコーテイング厚さ
測定回路９４に対応する距離測定回路１２１を示
している。

コーテイング厚さ測定は正に距離測定である。
本発明では算出は、コーテイング厚さの形式でで
はなく、後述する距離の形式でなされる。さら
に、デイスプレー・キーボード１２２、インタフ
エース１２３、マイクロプロセツサ１２４、バス
１２６、回転磁石回路１２７、プログラム可能な
電流調節器１２８、回転磁石最終制御素子１２
９、公称電流線１３１、実際電流線１３２、公称
−実際比較器１３３、ワイヤ１３４、ワイヤ５
３，５４、コイル１３６および温度装定回路１３
７などが設けられている。

モータオン・オフワイヤ１３９、およびモータ
公称／無限ワイヤ１４１が出ているモータ制御装
置１３８は、新規なものである。これらのワイヤ
は、モータ最終制御素子１４２に接続される。こ
れは、公称距離回路１４４からの公称−実際比較
線１４３から信号を受ける。公称距離回路は、一
方で先端７８とプローブ７７の距離、他方で先端
７８と板７４の距離を表わす未だデイジタル化さ
れていない電圧をプローブ７７からワイヤ１４６
を介して供給される。公称距離回路１４４は、公
称距離値を公称ワイヤ１４７を介して公称−実際
比較器１４８に送り、公称−実際比較の結果は、
正確な時期にワイヤ１４３を介してモータ最終制
御素子１４２に送られる。これによつて、モータ
１１４がワイヤ１４９を介して時計回りまたは反
時計回りのどちらかに駆動される。

装置は次のように動作する。その場合、初期前
提条件は、装置が較正され、初期設定されている
ことである。

永久磁石４８，４９のために、右腕３８は止め
具４７に接触する。従つて、ヴイツカースダイヤ
モンド６７は最高位位置にあり、物質２７から安
全に上昇されている。先端７８が距離Ｏに対応す
る金コーテイング７６に接触している。電流がコ
イル１３６にワイヤ５３，５４を介して供給さ
れ、永久磁石４８，４９に抗するトルクが発生さ
れる。40μmという公称距離が、永久的にまたは
マイクロプロセツサ１２４によつて、公称距離回
路にプログラムされる。この公称距離は、プロー
ブ７７によつて維持されるべきものである。モー
タ最終制御素子１４２は、プローブ７７が下に移
動するようにモータを駆動する。コイル１３６は
なお対抗トルクを発生しているので、点７８は調
節動作の間金コーテイング７６に接触したまゝで
ある。こうして、第１０図の一般配列図において
腕８１がそうするように左腕３７が反時計方向に
回転する。具体的実施例においては、腕８１はそ
れが板ばね９６と同じ方向を有しているので、時
計回り方向に回転する。この調節作業でプローブ
７７と板７４が下に移動できるようになる。ある
特定の時刻に、ヴイツカースダイヤモンド６７の
先端は物質２７の表面に接触し、それ以上動かな
くなる。これはコイル１３６によつて発生したト
ルクが永久磁石４８，４９の力に対抗するには十
分であるがヴイツカースダイヤモンド６７の先端
をその物質に押し込むには十分でないからであ
る。こうして回転磁石アセンブリ３１のトルクは
低レベルに維持される。公称距離回路１４４は
40μmという距離を要求するので、モータ最終制
御素子１４２によつてモータ１１４はプローブ７
７の先端７８が40μmという距離に達するまで運
転される。この点でモータ１１４も停止する。ヴ
イツカースダイヤモンド６７は、先端７８が継続
的に板７４を支持しているのではね返りなしに降
される。そして、レバーでの減速作用、モータ１
１４からのスピンドルでの減速によつて、プロー
ブは非常にゆつくり降下する。

冒頭に述べた出願の場合と同じ様に、力Ｆは第
１３図に示されているように、時間間隔ｔで段階
的に増大する。回転磁石回路１２７、ワイヤ５
３，５４を介して段階的に増大する電流を出力す
る。時間間隔No.，，は等しく、普通0.8秒
である。こうして、力は第１３図に示されている
ように時間とともに増大する。先端６７は、物質
２７へ一定量だけ食い込む。この量は、大体、２
〜0.1μmでよい。力を増大させつつ、力のレベル
毎に先端７８と板７４の間の距離の測定が行われ
る。測定のたびに、距離は小さくなる。距離が
39.5μmである場合、これは、差をとることで、
ヴイツカースダイヤモンド６７の先端は0.5μmだ
け物質２７に食い込んだことを意味する。この差
はデイスプレイ・キーボード１２２に表示され、
もし適当なら、インタフエース１２３を介してマ
イクロプロセツサ装置１２４に送られる。力Ｆが
第１３図に一致して増大する場合、各力レベルに
関連した食い込み深さは絶えず減少する距離から
得られる。距離変化Δdは力Ｆの非線形関数であ
る。第１１図のように、Δdが√に対してブロ
ツトされた場合、線形関係になることがわかる。
第１１図に従つて計算された勾配m_Fは物質２７
の表面での硬さの明確な尺度となる。したがつ
て、次の硬さを定義できる。

フイツシヤ硬さ＝１／m_F＝δ√／δd 第１４図は、第１３図の時間間隔No.の間にお
ける時間関数としてのプローブ７７によつて出力
された電圧Ｕ(d)を示す。電圧Ｕ(d)出力は距離(d)の
差の非線形関数であるから、２つの値の差Ｕ
（d1）−Ｕ（d2）の差からの距離差の変化は、測定
値が測定変数に正比例するように距離測定回路１
２１で変換される。電圧Ｕ(d)は、ヴイツカースダ
イヤモンド６７の物質２７の表面への食い込みか
ら惹起される抵抗モーメントのため力Ｆに自然に
追随することができない。このため、ワイヤ５
３，５４を流れる電流Ｉの増分は、電圧値が読み
取られるときその電圧Ｕ(d)がほとんど一定のまゝ
であるように選択される。この時点は、上方を指
す矢印によつて第１４図の右方に示されている。
電圧は期間が開始する直前に読取られることが
わかる。同じことは第２、第３の期間についても
あてはまり、測定値は始めに記憶され、さらに第
１１図による変換線形関係が得られるように処理
される。

物質が軟らかければ、40μmという最大許容食
い込み深さでは十分でないことがありうる。この
場合、公称距離回路１４４にはたとえば100μm以
上という公称距離が与えられる。硬さの代りに、
物質２７の流れ性を決定すべき場合、距離差の変
化δdは第１２図に従つた対数等距離時間間隔で
読み取られる。この情報は処理され、デイスプレ
イ・キーボード１２２に表示される。第１２図に
示された直線の勾配は、流れ性（flow
behaviour）の直接的読みである。勾配式は第１
２図中に示されている。

マイクロプロセツサ１２４はトルク出力に適し
た一定の電流で回転磁気アセンブリ３１を駆動す
る。マイクロプロセツサ１２４は、駆動軸３４の
幾何学的長手軸からのヴイツカースダイヤモンド
の先端の距離を知るから、これらの変数から力Ｆ
を計算することができる。一定電流のため温度変
動が回転磁石アセンブリ３１のコイル抵抗に影響
を及ぼすことはない。いずれにしても、力Ｆの増
分は一定であるからである。

インタフエース１２３はいくつかの目的を果す
ことができる。たとえば、プリンタをそこに接続
し、第１１図および第１２図に示されているよう
な特性曲線を出力することができる。

ヴイツカースダイヤモンド６７の先端は弧を描
いて移動する。特定位置では、その先端は、物質
２７の平らな表面に完全に垂直に立つように設計
されている。物質２７の表面がこの理想位置の上
または下にある場合には、ヴイツカースダイヤモ
ンド６７は正確に垂直とはいえない。しかし、こ
のことは重要ではない。すなわち、第１図の左腕
３７の長さが35mmで、物質２７の上面がその理想
位置から±１mmずれているとするなら、0.04％の
誤差が生じるが、これは測定の不確定性という点
からすれば問題にならない程度の誤差である。明
確にするため、上記手順を次の流れによつてもう
一度説明する。

ステツプ １ 開始状態 「初期設定後の状態」をみよ。

ステツプ ２ 永久磁石抗する電気的対抗トルクをセツト。

装置の作用： ａ プローブが板に接触する。

ｂ プローブは公称距離（40μm）を維持しよう
とする。

ｃ プローブと板が下方に移動する。

ｄ ダイヤモンドの先端が試料上に降される。

ｅ プローブはもう一度公称距離をとることがで
きる。

ステツプ ３ モータ停止 ステツプ ４ 一連の測定 ステツプ ５ 測定の最後の状態 「初期設定後の状態」をみよ。

上の流れからわかるように、また既に述べたよ
うに、装置は最初に較正されなければならない。
この操作は次のようにしてなされる。まず、スイ
ツチ・オンの後で先端７８は板７４から特定の距
離たとえば40μm程度離れていることがわかる。
ここでモータ１１４がスイツチオンされる。板７
４は止め具４７および永久磁石４８，４９のため
上記位置に保たれている。プローブ７７は電圧変
化dU／dt＝０になるまで板７４から離される。
これは、プローブ７７がダンプされなくなるとこ
ろまでそのプローブが板７４から離されることを
意味する。したがつて、この距離は「無限大」と
仮定することができる。この電圧はマイクロプロ
セツサ１０７に受け入れられ、そこに記憶され
る。その後、プローブ７７は、装置が「無限大」
と「公称距離」の２つの値を知るように、たとえ
ば40μmという公称距離まで駆動される。こうし
て装置は、測定開始の前提条件である測定準備が
なされる。初期設定のために必要な工程を次の流
れを用いてもう一度説明する。

ステツプ １ 開始状態：回転磁石アセンブリ３１は“OFF”
モータ１１４は“OFF” 板７４：永久磁石４８，４９のため機械的
止め具４７の位置 プローブ７７：通常約40μm距離 ステツプ ２ 無限大点をフエツチ このために：モータ“ON”＋モータ“無限大”
無限大点を決定。

ステツプ ３ プローブ７７を公称距離（約40μm）に駆動。

ステツプ ４ 初期設定後の状態： 回転磁気アセンブリ３１“ON”、力Ｆは
０ニユートンモータ１１４“ON”で公称
値に駆動される。

板７４：永久磁石のため機械的止め具位置
（電気的力＝０） プローブ７７：公称距離（約40μm）制御
状態 腕８１が板ばね９６と同じ方向に延び、両てこ
の一方が回転磁気アセンブリ３１の方向にあり、
少なくとも一方の長さが一方で節約でき、他方で
てこ３７は十分に短かくできるので、てき装置は
より簡単になり、ヴイツカースダイヤモンド６７
との整列はより容易になされる。長さが重要でな
い場合は第１図のようなてこ形状も選択すること
ができる。

本発明による装置の測定範囲は驚くべき程広
い。めがねレンズの反射防止特性のために用いら
れる非常に薄い石英コーテイングの硬さは容易に
測定できる。同時に非常に軟らかいゴムのような
弾性物質も測定できる。

測定物質の表面が汚れのないものであるかどう
かでさえチエツクすることが可能である。たとえ
ば、上記コーテイングが測定以前に変性アルコー
ルで洗滌されていなければ、どんな汚れ層の硬さ
も測定される。この事実は、測定点が第１１図に
示された直線の付近から分散していることから容
易に認められる。

測定物質が完全に良好な表面を有し、測定点が
回帰則（regression law）が許す以上に散らばつ
ているとするなら、これらの測定点が正確な測定
では使用できず、誤差が色々なところから生じる
ことがわかる。測定点は事実、回帰則によつて要
求されるように直線のごく付近または直線上にあ
るにちがいない。それ故不正確な測定は容易に区
別できる。装置は弾性領域（フツクの法則）。永
久的なひずみは残らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体構造を示す側面図であ
る。第２図は、本発明装置の一部切欠斜視図であ
る。第２ａ図はバツクラツシのない軸受の断面図
である。第３図は第２図の背面図で、第２図と同
じスケールで描かれているがカバープレートは省
かれている。第３ａ図は板ばねとの活性接続を含
むねじ切りスピンドルの断面図である。第４図は
第３図の底面図である。第５図は第２図と同じス
ケールで描かれたそれの一部詳細図である。第６
図はヴイツカースダイヤモンドの側面図および底
面図である。第７図はロツクウエルダイヤモンド
とそのマウントの側面図および底面図である。第
８図はねじ領域の断面図である。第９図は装置の
第３の脚の領域の斜視図である。第１０図は電気
回路および機械の概略図である。第１１図は硬さ
測定に関する図である。第１２図は流れ性に関す
る図である。第１３図は時間の関数として加えら
れるべき力を示す図である。第１４図は第１３図
による時間間隔の１つの関数としてプローブによ
つて出力された電圧を示す図である。 ２７……物質、３１……回転磁気アセンブリ、
３６……レバー、３７……左腕、３８……右腕、
４８，４９……磁極、６７……ヴイツカースダイ
ヤモンド、７４……板、７７……プローブ、８１
……固定腕、８２……軸、９６……板ばね、１０
４……スピンドル、１１４……電動機、１２１…
…距離測定回路、１２２……デイスプレー・キー
ボード、１２３……インターフエース、１２４…
…マイクロプロセツサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体物質へ押圧される食い込み体の挙動から
   導出される固体物質の特性を、非破壊で絶対的に
   測定するため、食い込み体６７を担持しその食い
   込み体６７をその押圧運動方向６４に沿つて前記
   固体物質２７へと案内する案内装置３７と、電気
   的評価回路とを有する測定装置において： (a) 前記案内装置３７に結合され、可変であるが
   特定された力で前記食い込み体６７を前記固体
   物質２７へと押圧するための電気駆動装置３１
   を備え； (b) 第１部分７４および第２部分７７を有し、そ
   れら相互間の、前記押圧運動方向６４に沿つた
   距離について、食い込み体６７による食い込み
   深さの測定に十分な解像度でもつて測定を可能
   とする、浮動式の距離測定装置を備え； (c) 前記第１部分７４は前記食い込み体６７に剛
   に結合され； (d) 前記第２部分７７に結合された従節９６，８
   ２，８１であつて、前記第１部分７４に対する
   前記第２部分７７の機械的接触を介して前記食
   い込み体６７を前記固体物質の表面へと跳ね返
   りなしに案内する従節９６，８２，８１を備
   え； (e) 前記押圧運動方向６４において前記従節を微
   細に動かす手段を備え、この手段は、前記食い
   込み体６７が前記固体物質２７の上に着座した
   後において前記距離測定装置によりその前記第
   １部分７４および第２部分７７の間の距離が所
   定値に至つたことが測定された時に、滅勢さ
   れ； (f) 前記距離測定装置から得られる、食い込み深
   さを表す電圧出力を、前記電気的評価回路へ導
   く手段を備えている ことを特徴とする固体物質の特性の測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記案内装置はレバーであつて、そのレバーは電
   気駆動装置の駆動軸に固定され、その回動運動の
   接線方向に前記食い込み体を保持していることを
   特徴とする測定装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記食い込み体はダイヤモンドであることを特徴
   とするとする測定装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置であつて、
   前記ダイヤモンドはピラミツト形ヴイツカースダ
   イヤモンドであることを特徴とする測定装置。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
   前記ダイヤモンドは円錐形のロツクウエルダイヤ
   モンドであることを特徴とする測定装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記食い込み体はブリネル鋼球であることを特徴
   とする測定装置。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   前記食い込み体は交換可能であつて、案内装置に
   ねじ込むことができることを特徴とする測定装
   置。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつて、
   永久的力が案内装置にゆるやかに作用させられ
   て、その案内装置を食い込み体の送り方向に対抗
   して偏倚させることを特徴とする測定装置。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつて、
   前記永久的力を作用させるため少なくとも１つの
   磁石を含むことを特徴とする測定装置。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の装置であつ
   て、食い込み体送り方向に整列した２つの磁石を
   備えていることを特徴とする測定装置。 １１ 特許請求の範囲第８項記載の装置であつ
   て、食い込み体送り方向と逆方向における前記案
   内装置の動きを限定する止め具がその案内装置の
   ために備えられることを特徴とする測定装置。 １２ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記距離測定装置は薄いコーテイングを測定
   するためのプローブを含み、そのプローブは距離
   測定装置の第１部分および第２部分のうちの一方
   に固定され、その相手方となる極体が他方に固定
   されていることを特徴とする測定装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記距離測定装置の解像度は少なくとも1μm
   の1/100の範囲内にあることを特徴とする測定装
   置。 １４ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記プローブは磁場原理で作用するプローブ
   であることを特徴とする測定装置。 １５ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記プローブは容量性プローブであることを
   特徴とする測定装置。 １６ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記距離測定装置は光学目盛定規、光ポイン
   タおよび鏡で動作することを特徴とする測定装
   置。 １７ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記プローブは磁場板原理で動作するプロー
   ブすなわちホール効果プローブであることを特徴
   とする測定装置。 １８ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記相手方となる極体は不活性の薄いコーテ
   イングによつて覆われた金属板を含むことを特徴
   とする測定装置。 １９ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記不活性の薄いコーテイングは金コーテイ
   ングであることを特徴とする測定装置。 ２０ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記相手方となる極体は前記プローブに垂直
   に配列されていることを特徴とする測定装置。 ２１ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記相手方となる極体はプローブの領域に対
   しては近似的に無限大に相当することを特徴とす
   る測定装置。 ２２ 特許請求の範囲第１２項記載の装置であつ
   て、前記プローブは従節上にあり、前記相手方と
   なる極体は案内装置上にあることを特徴とする測
   定装置。 ２３ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記距離測定装置は、前記食い込み体の運動
   の方向からみてその食い込み体と整列しているこ
   とを特徴とする測定装置。 ２４ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記従節はねじ切りスピンドルを含むことを
   特徴とする測定装置。 ２５ 特許請求の範囲第２４項記載の装置であつ
   て、前記ねじ付きスピンドルは食い込み体の運動
   方向と平行になつていることを特徴とする測定装
   置。 ２６ 特許請求の範囲第２４項記載の装置であつ
   て、前記ねじ切りスピンドルは減速歯車を介して
   電動機によつて駆動されることを特徴とする測定
   装置。 ２７ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、前記距離測定装置に近接してかつ食い込み体
   の運動方向に垂直にピボツト軸が備えられ、距離
   測定装置の第１部分および第２部分の一方がこの
   ピボツト軸に固定されていることを特徴とする測
   定装置。 ２８ 特許請求の範囲第２７項記載の装置であつ
   て、１つのレバーの一端が前記ピボツト軸に固定
   され、その他端がねじ切りスピンドルによつて案
   内されることを特徴とする測定装置。 ２９ 特許請求の範囲第２８項記載の装置であつ
   て、前記レバーは幅広の板ばねであつて、その剛
   な方向はその運動方向に平行であり、その他端で
   ねじ切りスピンドルのねじ山の側面上にバツクラ
   ツシユなくかみ合うカツプを有し、板ばねに予圧
   応力を加えることにより曲げ方向においてそのね
   じ山に押し込まれることを特徴とする測定装置。 ３０ 特許請求の範囲第２９項記載の装置であつ
   て、前記予圧応力は、板ばねがその端部位置に達
   すると、カツプがねじ山からはずれる程小さいこ
   とを特徴とする測定装置。 ３１ 特許請求の範囲第１項又は第２７項記載の
   装置であつて、前記ピボツト軸と前記駆動軸は同
   じレベルでお互いに平行に配列されていることを
   特徴とする測定装置。 ３２ 特許請求の範囲第１項乃至第３１項のいず
   れか１項に記載の装置であつて、電気駆動装置の
   他方の側にある電動機の一端は装置基板に固定さ
   れていることを特徴とする測定装置。 ３３ 特許請求の範囲第２４項記載の装置であつ
   て、前記ねじ切りスピンドルは両端に軸受を有
   し、これら軸受の少なくとも１つはつば付き軸受
   であることを特徴とする測定装置。 ３４ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、装置基板は３本の脚の上に起立し、そのうち
   の２本は食い込み体の先端と共通線上にあること
   を特徴とする測定装置。 ３５ 特許請求の範囲第３４項記載の装置であつ
   て、前記共通線は装置の横断縁のうちの１つと平
   行に走ることを特徴とする測定装置。 ３６ 特許請求の範囲第３４項記載の装置であつ
   て、前記２本の硬化脚は球状カツプの形状をして
   いることを特徴とする測定装置。 ３７ 特許請求の範囲第１項記載の装置であつ
   て、開始スイツチを有することを特徴とする測定
   装置。 ３８ 特許請求の範囲第１２項に記載の装置であ
   つて、前記プローブはうず電流原理で動作するプ
   ローブであることを特徴とする測定装置。 ３９ 特許請求の範囲第１項乃至第３７項の何れ
   か１項記載の装置であつて、距離測定装置は実際
   の入力で距離公称−実際比較器を駆動するＡ／Ｄ
   変換器に接続され、その比較器の公称−実際出力
   はモータ最終制御素子を駆動し、そのモータ最終
   制御素子は従節サーボモータを駆動し、モータ制
   御器はモータオン・オフ線およびモータ公称値／
   無限大線を介して前記モータ最終制御素子を駆動
   し、マイクロプロセツサがモータ制御器に接続さ
   れ、電流最終制御素子を介して電気駆動装置を制
   御する電流公称−実際比較器を有するプログラム
   可能な電流調整器が備えられ、その電流調整器は
   マイクロプロセツサに接続され、そのマイクロプ
   ロセツサに接続された表示装置がキーボードとと
   もに備えられるように、前記電気的評価回路が構
   成されていることを特徴とする測定装置。 ４０ 固体物質へ押圧される食い込み体の挙動か
   ら導出される固体物質の特性を、非破壊で絶対的
   に測定するため、食い込み体６７を担持しその食
   い込み体６７をその押圧運動方向６４に沿つて前
   記固体物質２７へと案内する案内装置３７と、電
   気的評価回路とを有する測定装置において、(a)前
   記案内装置３７に結合され、可変であるが特定さ
   れた力で前記食い込み体６７を前記固体物質２７
   へと押圧するための電気駆動装置３１を備え、(b)
   第１部分７４および第２部分７７を有し、それら
   相互間の、前記押圧運動方向６４に沿つた距離に
   ついて、食い込み体６７による食い込み深さの測
   定に十分な解像度でもつて測定を可能とする、浮
   動式の距離測定装置を備え、(c)前記第１部分７４
   は前記食い込み体６７に剛に結合され、(d)前記第
   ２部分７７に結合された従節９６，８２，８１で
   あつて、前記第１部分７４に対する前記第２部分
   ７７の機械的接触を介して前記食い込み体６７を
   前記固体物質の表面へと跳ね返りなしに案内する
   従節９６，８２，８１を備え、(e)前記押圧運動方
   向６４において前記従節を微細に動かす手段を備
   え、この手段は、前記食い込み体６７が前記固体
   物質２７の上に着座した後において前記距離測定
   装置によりその前記第１部分７４および第２部分
   ７７の間の距離が所定値に至つたことが測定され
   た時に、滅勢され、さらに、(f)前記距離測定装置
   から得られる、食い込み深さを表す電圧出力を、
   前記電気的評価回路へ導く手段を備えている固体
   物質の特性の測定装置を較正する方法であつて、
   スイツチオンの後、距離測定装置は第１の距離値
   に一致する位置に運ばれ、この第１の値は記憶装
   置に記憶され、公称距離が第２の値としてその記
   憶装置に記憶されることを特徴とする測定装置の
   動作方法。 ４１ 特許請求の範囲第４０項記載の方法であつ
   て、第１の値は準無限大値に対応することを特徴
   とする方法。 ４２ 特許請求の範囲第４０項記載の方法であつ
   て、第２の値は期待されるべき食い込み深さの値
   よりずつと大きい値に対応することを特徴とする
   方法。 ４３ 特許請求の範囲第４２項記載の方法であつ
   て、第２の値は10μ領域、望ましくは10〜80μ、
   特に40μ±30％にあることを特徴とする方法。 ４４ 固体物質へ押圧される食い込み体の挙動か
   ら導出される固体物質の特性を、非破壊で絶対的
   に測定するため、食い込み体６７を担持しその食
   い込み体６７をその押圧運動方向６４に沿つて前
   記固体物質２７へと案内する案内装置３７と、電
   気的評価回路とを有する測定装置において、(a)前
   記案内装置３７に結合され、可変であるが特定さ
   れた力で前記食い込み体６７を前記固体物質２７
   へと押圧するための電気駆動装置３１を備え、(b)
   第１部分７４および第２部分７７を有し、それら
   相互間の、前記押圧運動方向６４に沿つた距離に
   ついて、食い込み体６７による食い込み深さの測
   定に十分な解像度でもつて測定を可能とする、浮
   動式の距離測定装置を備え、(c)前記第１部分７４
   は前記食い込み体６７に剛に結合され、(d)前記第
   ２部分７７に結合された従節９６，８２，８１で
   あつて、前記第１部分７４に対する前記第２部分
   ７７の機械的接触を介して前記食い込み体６７を
   前記固体物質の表面へと跳ね返りなしに案内する
   従節９６，８２，８１を備え、(e)前記押圧運動方
   向６４において前記従節を微細に動かす手段を備
   え、この手段は、前記食い込み体６７が前記固体
   物質２７の上に着座した後において前記距離測定
   装置によりその前記第１部分７４および第２部分
   ７７の間の距離が所定値に至つたことが測定され
   た時に、滅勢され、さらに、(f)前記距離測定装置
   から得られる、食い込み深さを表す電圧出力を、
   前記電気的評価回路へ導く手段を備えている固体
   物質の特性の測定装置を駆動する方法であつて、
   力は平方根則に一致して等距離で加えられ、食い
   込み深さと力の平方根の間に線形関係が生じ、力
   の平方根に対する食い込み深さが硬さの度合を定
   数として与えることを特徴とする測定装置の動作
   方法。