JPH0583857B2 - - Google Patents

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JPH0583857B2
JPH0583857B2 JP13507089A JP13507089A JPH0583857B2 JP H0583857 B2 JPH0583857 B2 JP H0583857B2 JP 13507089 A JP13507089 A JP 13507089A JP 13507089 A JP13507089 A JP 13507089A JP H0583857 B2 JPH0583857 B2 JP H0583857B2
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Masato Suzuki
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Mitutoyo Corp
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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ツクインキを
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、したがつて硬さを正確に測定すること
はできなかつた。
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1
a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つて形成され
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10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10a,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、したがつて正確な
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可能とするもの
であつて、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が巻き付け気味に密着
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、すなわち試料載置面のみが外
方へ凸な円弧状に形成されておれば、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1
1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、試料が薄膜の場合でも試料を受
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
合成によつて、試料の平担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つたが、これにさら
に)加わつて試料の圧痕像をより明瞭にすること
ができる。したがつて、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、試料によつ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、一層測定
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方向へ屈折となつて、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) この装置をアタツ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構)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,
10b……対角線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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 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 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 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 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 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。
JP13507089A 1989-05-29 1989-05-29 透明な試料の硬度測定方法およびその装置 Granted JPH02311740A (ja)

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JP4750314B2 (ja) * 2001-06-15 2011-08-17 株式会社ミツトヨ 圧痕形成機構および硬さ試験機
JP2010243387A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Mitsubishi Electric Corp インデンテーション法による遅れ破壊試験方法および試験装置

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