JPS6052368B2 - ガラス質コ−テイングの表面応力測定装置 - Google Patents
ガラス質コ−テイングの表面応力測定装置Info
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- JPS6052368B2 JPS6052368B2 JP15913379A JP15913379A JPS6052368B2 JP S6052368 B2 JPS6052368 B2 JP S6052368B2 JP 15913379 A JP15913379 A JP 15913379A JP 15913379 A JP15913379 A JP 15913379A JP S6052368 B2 JPS6052368 B2 JP S6052368B2
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- Japan
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- light
- prism
- coating
- surface stress
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/43—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガラス質コーティングの表面応力測定装置
に関する。
に関する。
いわゆるガラス質コーティングとしては、銅製器具の
表面に施こされるほうろう、鋳鉄製器具の表面に施こさ
れるほうろう、アルミ、黄銅、銅などの表面に施される
ほうろう又は七宝、陶磁器の表面に施される釉薬など、
生活に関係の深いものが多い。
表面に施こされるほうろう、鋳鉄製器具の表面に施こさ
れるほうろう、アルミ、黄銅、銅などの表面に施される
ほうろう又は七宝、陶磁器の表面に施される釉薬など、
生活に関係の深いものが多い。
これらのコーティングの表面応力は次のような理由で重
要な役割を持つ。 一つは、コーティングが基体に良く
密着し、熱衝撃や機械的衝撃に耐え、また薬品類の侵食
にも強いためには、コーティングに適度の圧縮応力があ
ることを要する。
要な役割を持つ。 一つは、コーティングが基体に良く
密着し、熱衝撃や機械的衝撃に耐え、また薬品類の侵食
にも強いためには、コーティングに適度の圧縮応力があ
ることを要する。
表面応力が張力であれば、き裂ができやすく、はがれや
すく、化学的耐久性も悪い。また表面応力が過度に大き
い圧縮力であれば、通常「爪飛び」と呼ばれる自発的な
剥離を起しやすい。 他方、陶磁器の場合には、釉薬の
表面応力を故意に張力としてき裂を生じさせ、その装飾
効果を利用することがある。
すく、化学的耐久性も悪い。また表面応力が過度に大き
い圧縮力であれば、通常「爪飛び」と呼ばれる自発的な
剥離を起しやすい。 他方、陶磁器の場合には、釉薬の
表面応力を故意に張力としてき裂を生じさせ、その装飾
効果を利用することがある。
き裂により生ずる模様やその細かさなどは張力によつて
決まるので、目的により適当な張力を選ぶ必要がある。
これらガラス質コーティングの表面応力の測定方法と
しては、従来、陶磁器の場合には、コーティング面に垂
直に被測定物を切断して薄片試料を作り、透過光の光弾
性効果を測定することにより表面応力を測定する方法が
ある。
決まるので、目的により適当な張力を選ぶ必要がある。
これらガラス質コーティングの表面応力の測定方法と
しては、従来、陶磁器の場合には、コーティング面に垂
直に被測定物を切断して薄片試料を作り、透過光の光弾
性効果を測定することにより表面応力を測定する方法が
ある。
又、ほうろうの場合には、被コーティング基材と同一材
料で薄板を作り、この薄板の片面にほうろうをかけて焼
成し、これを室温に冷却した時生する薄板のそり程度を
測定することにより表面応力を推測する方法が知られて
いる。この方法は、被測定物自体のコーティングを直接
測定するものではなく、模擬試験板によつて間接的に表
面応力を推定するものである。 しかし、前者の光弾性
効果を測定する方法は、破壊検査であるから労力、費用
がかかる上に、薄片試料に切出すことによつて応力が一
部緩和されるため、測定値が真の値からずれてしまうと
いう欠点があつた。
料で薄板を作り、この薄板の片面にほうろうをかけて焼
成し、これを室温に冷却した時生する薄板のそり程度を
測定することにより表面応力を推測する方法が知られて
いる。この方法は、被測定物自体のコーティングを直接
測定するものではなく、模擬試験板によつて間接的に表
面応力を推定するものである。 しかし、前者の光弾性
効果を測定する方法は、破壊検査であるから労力、費用
がかかる上に、薄片試料に切出すことによつて応力が一
部緩和されるため、測定値が真の値からずれてしまうと
いう欠点があつた。
なお、この方法をほうろうの場合に適用しても、ほうろ
う層が薄片試料作成の途中で破壊してしまうので測定は
一般に困難であつた。又、後者の模擬試験板のそり程度
を測定する方法は、基板が鋳鉄のような薄板を作り難い
材料である場合には適用できないし、基材が鋳鉄、合金
鋼、非鉄合金類のように熱処理により熱膨張特性が変化
する材料である場合には測定値が実際の被測定物の有す
る表面応力値と異なる恐れが大きい。
う層が薄片試料作成の途中で破壊してしまうので測定は
一般に困難であつた。又、後者の模擬試験板のそり程度
を測定する方法は、基板が鋳鉄のような薄板を作り難い
材料である場合には適用できないし、基材が鋳鉄、合金
鋼、非鉄合金類のように熱処理により熱膨張特性が変化
する材料である場合には測定値が実際の被測定物の有す
る表面応力値と異なる恐れが大きい。
このように、従来の測定方法は、いずれも実際の被測定
物のコーテイング表面応力を直接測定するものではなく
、破壊検査であつたり、模擬試験板による測定である上
に、夫々上述のような欠点があるため、ガラス質コーテ
イングの表面応力測定方法としては満足できるものては
なかつた。
物のコーテイング表面応力を直接測定するものではなく
、破壊検査であつたり、模擬試験板による測定である上
に、夫々上述のような欠点があるため、ガラス質コーテ
イングの表面応力測定方法としては満足できるものては
なかつた。
そこで、本発明は、実際の器具などの被測定物のガラス
質コーテイングの表面応力を、直接に、被破壊て測定し
得る装置の提供を目的とし、特に、ガラス質コーテイン
グの表面応力測定装置に関する。以下、本発明を基本原
理から説明する。
質コーテイングの表面応力を、直接に、被破壊て測定し
得る装置の提供を目的とし、特に、ガラス質コーテイン
グの表面応力測定装置に関する。以下、本発明を基本原
理から説明する。
ガラス質コーテイング層においては、表面に垂直な主応
力は、一般に表面が自由表面であるため零である。
力は、一般に表面が自由表面であるため零である。
従つて、応力は表面に平行な方向のみに存在する。この
ような媒質の中を進行する光においては、表面に平行に
振動しつつ進む光と、表面に垂直に振動しつつ進む光と
の間には、光弾性効果による屈折率差がある。この屈折
率差Δｎは、表面応力ｐ（Ｋ９／ｃ！ｉ）と、コーテイ
ングの光弾性常数Ｃ（Ｋｇ／ｄ）−１とにより、 ―
−νド の式に従つて決まる。
ような媒質の中を進行する光においては、表面に平行に
振動しつつ進む光と、表面に垂直に振動しつつ進む光と
の間には、光弾性効果による屈折率差がある。この屈折
率差Δｎは、表面応力ｐ（Ｋ９／ｃ！ｉ）と、コーテイ
ングの光弾性常数Ｃ（Ｋｇ／ｄ）−１とにより、 ―
−νド の式に従つて決まる。
よつて、光弾性定数Ｃが既知の場合には、屈折率差Δｎ
を求めることにより、表面応力ｐを知ることができる。
上記の基本原理を利用する本発明のガラス質コ．−テイ
ングの表面応力測定装置は、コーテイング層内を進む２
種類の偏光の臨界屈折角の差を知るだけで表面応力を求
め得るものであり、簡便、迅速な測定が可能である。
を求めることにより、表面応力ｐを知ることができる。
上記の基本原理を利用する本発明のガラス質コ．−テイ
ングの表面応力測定装置は、コーテイング層内を進む２
種類の偏光の臨界屈折角の差を知るだけで表面応力を求
め得るものであり、簡便、迅速な測定が可能である。
即ち、本発明の装置は、可干渉性光の光源と、前記光源
からの可干渉性光をガラス質コーテイング層に投射する
光投射機構と、ガラス質コーテイング表面に一面を密着
設置できる、ガラス質コーテイング層よりも屈折率が大
きい射出プリズムと、射出光について、コーテイング層
と前記射出プリズムとの界面における臨界屈折角を測定
する望遠鏡と、前記射出プリズムによる射出光について
任意の振動方向の偏光を選択透過して干渉縞を形成する
偏光機構とを具備することを特徴としている。
からの可干渉性光をガラス質コーテイング層に投射する
光投射機構と、ガラス質コーテイング表面に一面を密着
設置できる、ガラス質コーテイング層よりも屈折率が大
きい射出プリズムと、射出光について、コーテイング層
と前記射出プリズムとの界面における臨界屈折角を測定
する望遠鏡と、前記射出プリズムによる射出光について
任意の振動方向の偏光を選択透過して干渉縞を形成する
偏光機構とを具備することを特徴としている。
第１図は、本発明装置の一部を概念的に示したものであ
る。
る。
１は光投射機構により、ガラス質コーテイング２に投射
された可干渉性光であり、３ノはコーテイング表面であ
る。
された可干渉性光であり、３ノはコーテイング表面であ
る。
４は一面を表面３に密着させた射出プリズム、５は望遠
鏡の対物レンズである。
鏡の対物レンズである。
入射光１がコーテイング層２の表面３へ投射され、ほう
ろう層内で、ほうろう層の不均質部分た−とえば乳濁粒
子、微結晶、小気泡などのため散乱光を生ずる。
ろう層内で、ほうろう層の不均質部分た−とえば乳濁粒
子、微結晶、小気泡などのため散乱光を生ずる。
散乱光のうち、表面３の極めて近傍を、表面３に平行に
進む光６はコーテイング層２とプリズム４の界面３″に
対し臨界屈折光となり、射出プリズム４で取出され、対
物レンズ５の焦点面７上の一点８へ収束される。表面３
に平行に進まないその他の光、たとえば９，１０などは
、前記界面３″に到達した時の入射角が臨界屈折光より
も小さいので、焦点面７上で点８よりも上方の点１１，
１２に収束する。従つて焦点面７上では、点８より上方
は光が到達するために明るく、点８より下方は光が到達
しないため暗く、点８は明暗の境界になる。かかる明暗
の境界の位置から屈折率を求める技術は、アツベの屈折
率計等において既に採用されている。ところで、コーテ
イングに表面応力が存在すると、コーテイング表面３に
平行に進行する光６であつても、前述したようにコーテ
イング表面に平行に振動する光と垂直に振動する光とで
は、屈折率に差があるため、明暗の境界８の位置も異な
る。
進む光６はコーテイング層２とプリズム４の界面３″に
対し臨界屈折光となり、射出プリズム４で取出され、対
物レンズ５の焦点面７上の一点８へ収束される。表面３
に平行に進まないその他の光、たとえば９，１０などは
、前記界面３″に到達した時の入射角が臨界屈折光より
も小さいので、焦点面７上で点８よりも上方の点１１，
１２に収束する。従つて焦点面７上では、点８より上方
は光が到達するために明るく、点８より下方は光が到達
しないため暗く、点８は明暗の境界になる。かかる明暗
の境界の位置から屈折率を求める技術は、アツベの屈折
率計等において既に採用されている。ところで、コーテ
イングに表面応力が存在すると、コーテイング表面３に
平行に進行する光６であつても、前述したようにコーテ
イング表面に平行に振動する光と垂直に振動する光とで
は、屈折率に差があるため、明暗の境界８の位置も異な
る。
かかる２種の光については、たとえば焦点面７の背後に
配置した偏光板１３を介して観察することにより明暗の
境界を別々に確認することができ、しかして両者の屈折
率差Δｎを求めることができる。しかし、実用的なほう
ろうや釉薬では、表面は一般に平面ではないし、コーテ
イング層内の屈折率も不均一であるため、前記明暗の境
界は必ずしも明瞭ではなく、十分な精度で屈折率差を求
めることができない。この点本発明装置は、可干渉性の
光源を使用した結果、焦点面７上に到達した光は細かい
干渉縞を形成するので、これのうち顕著なものを明暗の
境界の代わりに目標として使用することにより屈折率差
を十分な精度で求めることができる。可干渉性の光源と
しては、たとえばガスレーザー光、ピンホールを通過さ
せて干渉性を向上させたガス放電灯光、白熱電球光など
がある。第２図の実施例に従つて更に詳しく説明する。
配置した偏光板１３を介して観察することにより明暗の
境界を別々に確認することができ、しかして両者の屈折
率差Δｎを求めることができる。しかし、実用的なほう
ろうや釉薬では、表面は一般に平面ではないし、コーテ
イング層内の屈折率も不均一であるため、前記明暗の境
界は必ずしも明瞭ではなく、十分な精度で屈折率差を求
めることができない。この点本発明装置は、可干渉性の
光源を使用した結果、焦点面７上に到達した光は細かい
干渉縞を形成するので、これのうち顕著なものを明暗の
境界の代わりに目標として使用することにより屈折率差
を十分な精度で求めることができる。可干渉性の光源と
しては、たとえばガスレーザー光、ピンホールを通過さ
せて干渉性を向上させたガス放電灯光、白熱電球光など
がある。第２図の実施例に従つて更に詳しく説明する。
架台２１には、開口２２が穿たれていて、射出プリズム
２３、入射プリズム２４が固定されている。またレーザ
ー台２５の回転固定軸２６、望遠鏡２７の回転固定軸２
８が備えられている。架台２１は、プリズム２３，２４
の一面が被測定物のガラス質コーテイング２９の表面に
安定して密着できるように脚３０，３１を備えている。
レーザー台２５上には、レーザー管又はレーザー管を含
む発振管３２及び反射プリズム３３が備えられていて、
図示のごとくレーザー発振管３２より発せられたレーザ
ービーム３４は、反射プリズム３３により方向を変換さ
れて、入射プリズム２９を経てコーテイング層２９へ投
射される。レーザー台２５の上端と架台２１の一端との
間にはターンバツクル機構３５が備えられ、回転固定軸
２６を中心としてレーザー台の傾斜角度を変えることが
でき、しかしてレーザービームのコーテイング層への投
射角度を適宜変えることができる。望遠鏡２７も、回転
固定軸２８を中心として回動可能で、ネジで締めつけ固
定できる把手３６と把手３６の軸３７をスライドさせる
ことができる溝付板３８とにより、適宜の角度に固定す
ることができる。望遠鏡２７は、射出プリズム２３から
の光を焦点面３９に収束させる対物レンズ４０を備え、
この場合対物レンズ４０と焦点面３９との間に、回転可
能な偏光板４１があり、更に焦点面３９上に結像した干
渉縞模様を観察するためのミクロメータ入り接眼レンズ
又は接眼測微計４２を備えている。プリズム２３，２４
の軸４３，４４は架台２１に設けられた軸穴内で少し遊
動できる程度にゆるく支持されていて、コーテイング２
９の表面に従つて相互の位置を可変に決定できる。測定
にあたつては、コーテイング２９の表面に、プリズム２
３，２４の屈折率に近い屈折率を有する浸液を滴下して
おき、コーテイング２９の表面とプリズム２３，２４と
の光学的接触を確保する。上記の実施例における入射プ
リズム２４は、本発明にとり不可欠のものではないが、
これを用いると射出プリズム２３により射出される光が
多くなり測定上有利てある。
２３、入射プリズム２４が固定されている。またレーザ
ー台２５の回転固定軸２６、望遠鏡２７の回転固定軸２
８が備えられている。架台２１は、プリズム２３，２４
の一面が被測定物のガラス質コーテイング２９の表面に
安定して密着できるように脚３０，３１を備えている。
レーザー台２５上には、レーザー管又はレーザー管を含
む発振管３２及び反射プリズム３３が備えられていて、
図示のごとくレーザー発振管３２より発せられたレーザ
ービーム３４は、反射プリズム３３により方向を変換さ
れて、入射プリズム２９を経てコーテイング層２９へ投
射される。レーザー台２５の上端と架台２１の一端との
間にはターンバツクル機構３５が備えられ、回転固定軸
２６を中心としてレーザー台の傾斜角度を変えることが
でき、しかしてレーザービームのコーテイング層への投
射角度を適宜変えることができる。望遠鏡２７も、回転
固定軸２８を中心として回動可能で、ネジで締めつけ固
定できる把手３６と把手３６の軸３７をスライドさせる
ことができる溝付板３８とにより、適宜の角度に固定す
ることができる。望遠鏡２７は、射出プリズム２３から
の光を焦点面３９に収束させる対物レンズ４０を備え、
この場合対物レンズ４０と焦点面３９との間に、回転可
能な偏光板４１があり、更に焦点面３９上に結像した干
渉縞模様を観察するためのミクロメータ入り接眼レンズ
又は接眼測微計４２を備えている。プリズム２３，２４
の軸４３，４４は架台２１に設けられた軸穴内で少し遊
動できる程度にゆるく支持されていて、コーテイング２
９の表面に従つて相互の位置を可変に決定できる。測定
にあたつては、コーテイング２９の表面に、プリズム２
３，２４の屈折率に近い屈折率を有する浸液を滴下して
おき、コーテイング２９の表面とプリズム２３，２４と
の光学的接触を確保する。上記の実施例における入射プ
リズム２４は、本発明にとり不可欠のものではないが、
これを用いると射出プリズム２３により射出される光が
多くなり測定上有利てある。
即ち、第３図に一部拡大して示すように、入射プリズム
２４の屈折率をコーテイング層２９の屈折率よりも大き
くすると、入射光１の多くが射出プリズム２３の近傍を
通るようになるため、射出プリズム２３により取出され
、焦点面３９に達する光が多くなり、測定が容易になる
。入射光１の界面３″に対する入射角が臨界角に等しい
場合にもつとも有効であるから、そのようにレーザー台
２５の傾斜角を調整することが望ましい。他方、望遠鏡
２７は、光軸が臨界屈折射出光に平行になるようにその
角度を選択する必要がある。以上の説明から理解される
ように、本発明装置によれば、ガラス質コーテイングの
表面応力を非破壊的に迅速に測定することができ、工程
、品質の管理上極めて有用である。
２４の屈折率をコーテイング層２９の屈折率よりも大き
くすると、入射光１の多くが射出プリズム２３の近傍を
通るようになるため、射出プリズム２３により取出され
、焦点面３９に達する光が多くなり、測定が容易になる
。入射光１の界面３″に対する入射角が臨界角に等しい
場合にもつとも有効であるから、そのようにレーザー台
２５の傾斜角を調整することが望ましい。他方、望遠鏡
２７は、光軸が臨界屈折射出光に平行になるようにその
角度を選択する必要がある。以上の説明から理解される
ように、本発明装置によれば、ガラス質コーテイングの
表面応力を非破壊的に迅速に測定することができ、工程
、品質の管理上極めて有用である。
Ｌ 第１図は本発明の基本原理を説明する図、第２図は
本発明装置の一実施例を表わす図、そして第３図は第２
図の部分拡大図である。 ２３・・・射出プリズム、２４・・・入射プリズム、２
７・・・望遠鏡、２９・・・ガラス質コーテイング、３
２・・ルーザ一発振管。
本発明装置の一実施例を表わす図、そして第３図は第２
図の部分拡大図である。 ２３・・・射出プリズム、２４・・・入射プリズム、２
７・・・望遠鏡、２９・・・ガラス質コーテイング、３
２・・ルーザ一発振管。
Claims (1)
- １ 可干渉性光の光源と、前記光源からの可干渉性光を
ガラス質コーティング層に投射する光投射機構と、ガラ
ス質コーティング表面に一面を密着設置できる、ガラス
質コーティング層よりも屈折率が大きい射出プリズムと
、射出光について、コーティング層と前記射出プリズム
との界面における臨界屈折角を測定する望遠鏡と、前記
射出プリズムによる射出光について任意の振動方向の偏
光を選択透過して干渉縞を形成する偏光機構とを具備す
ることを特徴とするガラス質コーティングの表面応力測
定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15913379A JPS6052368B2 (ja) | 1979-12-10 | 1979-12-10 | ガラス質コ−テイングの表面応力測定装置 |
| DE8080103771T DE3071243D1 (en) | 1979-07-06 | 1980-07-02 | Surface stress measurement |
| EP80103771A EP0023577B1 (en) | 1979-07-06 | 1980-07-02 | Surface stress measurement |
| US06/164,496 US4353649A (en) | 1979-07-06 | 1980-07-02 | Apparatus for surface stress measurement of glass coating and transparent plastic product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15913379A JPS6052368B2 (ja) | 1979-12-10 | 1979-12-10 | ガラス質コ−テイングの表面応力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5682423A JPS5682423A (en) | 1981-07-06 |
| JPS6052368B2 true JPS6052368B2 (ja) | 1985-11-19 |
Family
ID=15686962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15913379A Expired JPS6052368B2 (ja) | 1979-07-06 | 1979-12-10 | ガラス質コ−テイングの表面応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6052368B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5855830A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-02 | Toshiba Corp | 表面応力測定装置 |
| JP5892156B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2016-03-23 | 旭硝子株式会社 | ガラスの表面応力測定装置およびガラスの表面応力測定方法 |
| JP2016024002A (ja) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | 日本電気硝子株式会社 | 透明物品の応力測定方法 |
-
1979
- 1979-12-10 JP JP15913379A patent/JPS6052368B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5682423A (en) | 1981-07-06 |
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