JPS6190025A - 表面応力測定装置 - Google Patents
表面応力測定装置Info
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- JPS6190025A JPS6190025A JP59211472A JP21147284A JPS6190025A JP S6190025 A JPS6190025 A JP S6190025A JP 59211472 A JP59211472 A JP 59211472A JP 21147284 A JP21147284 A JP 21147284A JP S6190025 A JPS6190025 A JP S6190025A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/241—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet by photoelastic stress analysis
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明はガラスの表面応力測定が簡易かつ効率的に表示
可能となるようにした表面応力測定装置に関する。
可能となるようにした表面応力測定装置に関する。
一般にガラス表面に溶融カリ塩を使用して化学的な処理
を加えると、ガラスの表面でガラス中のＮａ”イオンと
前記溶融カリ塩中のに０イオンとのイオン交換反応が生
じ、これによりに０イオンが浸入したガラス表面層は、
その体積を増大しようとするため表面層に圧縮応力を生
じさせる。この圧縮応力層はガラスの強化層として作用
し、ガラスの強度を１０倍前後にも強化させることがで
きる。
を加えると、ガラスの表面でガラス中のＮａ”イオンと
前記溶融カリ塩中のに０イオンとのイオン交換反応が生
じ、これによりに０イオンが浸入したガラス表面層は、
その体積を増大しようとするため表面層に圧縮応力を生
じさせる。この圧縮応力層はガラスの強化層として作用
し、ガラスの強度を１０倍前後にも強化させることがで
きる。
したがって表面応力の測定はガラス強化工程管理面にお
いて、また強化ガラスの品質管理面において必要不可欠
のものである。従来１強化ガラスの表面応力測定はガラ
スから小片を切り出し、垂直な断面を研摩し、この面に
平行な方向に偏光を通過させて光弾性的方法で測定して
いたが、この方法は破壊的測定法であり、試料調整の手
間と時間とを必要とする難点があった。
いて、また強化ガラスの品質管理面において必要不可欠
のものである。従来１強化ガラスの表面応力測定はガラ
スから小片を切り出し、垂直な断面を研摩し、この面に
平行な方向に偏光を通過させて光弾性的方法で測定して
いたが、この方法は破壊的測定法であり、試料調整の手
間と時間とを必要とする難点があった。
また、この難点を解決するため本発明者らは先に非破壊
的測定法について提案した（たとえば特開昭５３−１３
６８８６号公報）、すなわち、この測定法はガラス表面
層へのに９イオンの浸入によって形成される表面応力層
は基体ガラスより屈折率が高まっており、光を層内に閉
じ込めて発散させることなく伝えるという性質を有して
いること、光が薄い表面層内に閉じ込められて進行する
ため波動工学的な干渉現象を示すこと、この干渉現象を
ｗ４察すると表面層内に応力によって生じた複屈折を測
定できること、そしてこの複屈折をガラスの光弾性常数
で除すると複屈折を生じさせた表面応力を算出できると
いう事実にもとづいて考えられたものである。
的測定法について提案した（たとえば特開昭５３−１３
６８８６号公報）、すなわち、この測定法はガラス表面
層へのに９イオンの浸入によって形成される表面応力層
は基体ガラスより屈折率が高まっており、光を層内に閉
じ込めて発散させることなく伝えるという性質を有して
いること、光が薄い表面層内に閉じ込められて進行する
ため波動工学的な干渉現象を示すこと、この干渉現象を
ｗ４察すると表面層内に応力によって生じた複屈折を測
定できること、そしてこの複屈折をガラスの光弾性常数
で除すると複屈折を生じさせた表面応力を算出できると
いう事実にもとづいて考えられたものである。
この測定法についてさらに詳細に説明すると。
第２図に示すように強化ガラス（１）の表面（２）にこ
の強化ガラス（１）より高屈折率の光学ガラスからなる
入射プリズム（３）と出射プレズム（４）とを光学的に
接触させ、単色光源（５）から発する単色光束（６）を
入射プリズム（３）を経てガラス（１）の表面層内を進
む光束（７）とする、この光束（，７）は出射プリズム
（４）の下面付近を通過する時に、その一部は出射プリ
ズム（４）へ導入され光束（８）となる、この光束（８
）は望遠Ｒ（９）に導かれ対物レンズ（１０）の焦点面
（１１）に干渉縞図形を生じさせ、この干渉縞図形を接
眼レンズ（１２）により拡大観察することができる。
（１３）は偏光板を示す、第３図および第４図は拡大図
形を示すので、第３図は偏光板（１３）の偏光軸を光の
出射面に垂直に位置させた場合に現出した光干渉に起因
する干渉縞群（１４）である、 （Ｉｓ）は接眼ミクロ
メータ目盛であり、この目盛（１５）が干渉縞群（１４
）に重なって肉眼でａ察できる。そして干渉縞群（１４
）の内最下方の縞（１６）と、その上隣りの縞（１７）
との位置を目盛（１５）を基準として読み取る。
の強化ガラス（１）より高屈折率の光学ガラスからなる
入射プリズム（３）と出射プレズム（４）とを光学的に
接触させ、単色光源（５）から発する単色光束（６）を
入射プリズム（３）を経てガラス（１）の表面層内を進
む光束（７）とする、この光束（，７）は出射プリズム
（４）の下面付近を通過する時に、その一部は出射プリ
ズム（４）へ導入され光束（８）となる、この光束（８
）は望遠Ｒ（９）に導かれ対物レンズ（１０）の焦点面
（１１）に干渉縞図形を生じさせ、この干渉縞図形を接
眼レンズ（１２）により拡大観察することができる。
（１３）は偏光板を示す、第３図および第４図は拡大図
形を示すので、第３図は偏光板（１３）の偏光軸を光の
出射面に垂直に位置させた場合に現出した光干渉に起因
する干渉縞群（１４）である、 （Ｉｓ）は接眼ミクロ
メータ目盛であり、この目盛（１５）が干渉縞群（１４
）に重なって肉眼でａ察できる。そして干渉縞群（１４
）の内最下方の縞（１６）と、その上隣りの縞（１７）
との位置を目盛（１５）を基準として読み取る。
次に偏光板（１３）の偏光軸方向を９０”回転して第４
図示のように干渉縞群（１８）を現出させ、上記同様最
下方の縞（１９）とその上隣りの縞（２０）との位置を
目盛（１５）を基準として読み取る。
図示のように干渉縞群（１８）を現出させ、上記同様最
下方の縞（１９）とその上隣りの縞（２０）との位置を
目盛（１５）を基準として読み取る。
そして縞（１６）と（１７）との間隔の０．９倍だけ離
隔して縞（１６）の下方にあると見なされる仮想的な干
渉縞（２１）の位置を算出する。また縞（１９）と（２
０）とについても上記同様に縞（１９）の下方にあると
見なされる仮想的な干渉縞（２２）の位置を算出する。
隔して縞（１６）の下方にあると見なされる仮想的な干
渉縞（２１）の位置を算出する。また縞（１９）と（２
０）とについても上記同様に縞（１９）の下方にあると
見なされる仮想的な干渉縞（２２）の位置を算出する。
次にこの仮想的干渉縞（２１）と（２２）との間の位置
の差（Δ）を計算する。二のΔに測定装置の構造と。
の差（Δ）を計算する。二のΔに測定装置の構造と。
使用された光学材料の性質で定まる装置定数Ｋを乗する
と１強化ガラスの表面に光弾性効果によって複屈折（ｄ
ｎ）が得られる。したがって、応力ＦはＣＧ ただし、Ｃはガラスの光弾性常数である。
と１強化ガラスの表面に光弾性効果によって複屈折（ｄ
ｎ）が得られる。したがって、応力ＦはＣＧ ただし、Ｃはガラスの光弾性常数である。
上述のように強化ガラス表面の圧縮応力は、干渉縞（１
６） （１７） 、 （１９） （２０）の相対的な位
置を読み取れば、その後行なわｈる一連の計算作業によ
って表面圧縮応力を算出することができる。したがって
、この測定法によればガラスを非破壊的に測定できる反
面、接眼レンズの視野内で干渉縞の位置を数値的に読み
取り、改めて電卓やコンピュータの′キーボードから数
値を入れて結果を求めるという作業を必要とするため、
測定作業が困難となり、熟練を要するとともに迅速性に
欠け、また読み誤りのおそれがある等の問題点を有して
いた。
６） （１７） 、 （１９） （２０）の相対的な位
置を読み取れば、その後行なわｈる一連の計算作業によ
って表面圧縮応力を算出することができる。したがって
、この測定法によればガラスを非破壊的に測定できる反
面、接眼レンズの視野内で干渉縞の位置を数値的に読み
取り、改めて電卓やコンピュータの′キーボードから数
値を入れて結果を求めるという作業を必要とするため、
測定作業が困難となり、熟練を要するとともに迅速性に
欠け、また読み誤りのおそれがある等の問題点を有して
いた。
本発明は上記問題点を除去するためなされたもので、干
渉縞の位置読み取りと、一連の計算過程とを一括して簡
素化し測定の省力化、作業性の向上および迅速化を可能
とする表面応力測定装置を提供することを目的とする。
渉縞の位置読み取りと、一連の計算過程とを一括して簡
素化し測定の省力化、作業性の向上および迅速化を可能
とする表面応力測定装置を提供することを目的とする。
ガラス表面層が示す光子ｔりｉ象を利用してガラス表面
応力を測定する応力測定部と、この応力測定部の光学系
が形成する干渉縞図形を表示するビデオ表示器と、この
ビデオ表示器に指示用図形を任意の位置に現出させる操
作部を備えたコンピュータとを具備し、このコンピュー
タは上記干？Ｊ［に合致させる指示用図形の表示画面内
の位置を読み込み、かつ表面応力を算出し画面上に表示
するようにしたことにある。
応力を測定する応力測定部と、この応力測定部の光学系
が形成する干渉縞図形を表示するビデオ表示器と、この
ビデオ表示器に指示用図形を任意の位置に現出させる操
作部を備えたコンピュータとを具備し、このコンピュー
タは上記干？Ｊ［に合致させる指示用図形の表示画面内
の位置を読み込み、かつ表面応力を算出し画面上に表示
するようにしたことにある。
以下、本発明の詳細を一実施例について第１図を参照し
て説明する。（互）は応力測定部で、単色光ｇ （２６
） 、入射プリズム（２７）、出射プリズム（２８）お
よび望遠鏡（２９）を有したケース体（３０）からなる
。
て説明する。（互）は応力測定部で、単色光ｇ （２６
） 、入射プリズム（２７）、出射プリズム（２８）お
よび望遠鏡（２９）を有したケース体（３０）からなる
。
（３１）は被測定ガラスで、表面を化学的に強化され、
入射プリズム（２７）と出射プリズム（２８）と光学的
に接触するようにケース体（３０）内に挿入されている
。
入射プリズム（２７）と出射プリズム（２８）と光学的
に接触するようにケース体（３０）内に挿入されている
。
（３２）は望遠鏡（２９）の対物レンズ、 （３３）は
回転可能な偏光板、 （３４）は干渉縞図形を現出させ
る焦点面。
回転可能な偏光板、 （３４）は干渉縞図形を現出させ
る焦点面。
（３５）はこの焦点面（３４）に接して配置された第２
図または第３図に示すと同様な目盛（１５）を刻設した
ガラス板、 （３６）は撮像管で、その光電面（３７）
をガうス板（３５）に接して配置されている。 （３８
）はビデオ表示器（３９）のビデオ信号増幅制御回路で
ある。
図または第３図に示すと同様な目盛（１５）を刻設した
ガラス板、 （３６）は撮像管で、その光電面（３７）
をガうス板（３５）に接して配置されている。 （３８
）はビデオ表示器（３９）のビデオ信号増幅制御回路で
ある。
ビデオ表示器（３９）はパーソナルコンピュータ（４０
）と接続して画面重畳機能を有したコンピュータ（４０
）の表示器としても利用される。したがって、表示器（
３９）の画面（４１）にはたとえば矢印または短線、十
字印、その他自由な形状の指示用図形（４２）を現出さ
せることができる。 （４３）は操作部、たとえばキー
ボードで、指示用図形（４２）を打鍵によって任意の位
置に動かすことができる。またこの移動とともに指示用
図形（４２）の画面（４１）上における現在位置をコン
ピュータ（４０）に読み込むことができる。
）と接続して画面重畳機能を有したコンピュータ（４０
）の表示器としても利用される。したがって、表示器（
３９）の画面（４１）にはたとえば矢印または短線、十
字印、その他自由な形状の指示用図形（４２）を現出さ
せることができる。 （４３）は操作部、たとえばキー
ボードで、指示用図形（４２）を打鍵によって任意の位
置に動かすことができる。またこの移動とともに指示用
図形（４２）の画面（４１）上における現在位置をコン
ピュータ（４０）に読み込むことができる。
次に応力測定手順について通入る。まず応力測定部（互
）に被測定ガラス（３１）を挿入する。光源（２６）か
ら発し入射プリズム（２７）を経て上記ガラス（３１）
の表面層内を進む光束は、その一部を出射プリズム（２
８）から取り入れる。この取り込まれた光束は望遠ｊａ
（２９）の対物レンズ（３２）の焦点面（３４）に干
渉縞図形を現出させる。したがって、この焦点面（３４
）に目盛（１５）を有したガラス板（３５）を介して撮
像管（３６）の光電面（３７）が接しているので、この
光電面（３７）上には干渉縞模様とガラス板（３５）の
目盛（１５）の陰影とが投射される。この投射された模
様は撮像管（３６）とビデオ信号増幅回路（３８）を経
てビデオ表示器（３９）の表示画面（４１）に呪われる
０次にこの表示画面（４１）上にキーボード（４３）操
作によって指示用図形（４２）を任意の位置に動かす、
第１図においてビデオ表示器（３６）に現出した像（４
４）。
）に被測定ガラス（３１）を挿入する。光源（２６）か
ら発し入射プリズム（２７）を経て上記ガラス（３１）
の表面層内を進む光束は、その一部を出射プリズム（２
８）から取り入れる。この取り込まれた光束は望遠ｊａ
（２９）の対物レンズ（３２）の焦点面（３４）に干
渉縞図形を現出させる。したがって、この焦点面（３４
）に目盛（１５）を有したガラス板（３５）を介して撮
像管（３６）の光電面（３７）が接しているので、この
光電面（３７）上には干渉縞模様とガラス板（３５）の
目盛（１５）の陰影とが投射される。この投射された模
様は撮像管（３６）とビデオ信号増幅回路（３８）を経
てビデオ表示器（３９）の表示画面（４１）に呪われる
０次にこの表示画面（４１）上にキーボード（４３）操
作によって指示用図形（４２）を任意の位置に動かす、
第１図においてビデオ表示器（３６）に現出した像（４
４）。
（４５）は偏光板（３３）の偏光軸を出射面に垂直に配
置した場合の干渉縞像を示し、この位置に指示用図形（
４２）を一致させ目盛（１５）を基準としてその位置を
読みとる９次に偏光板（３３）を９０°回転させ。
置した場合の干渉縞像を示し、この位置に指示用図形（
４２）を一致させ目盛（１５）を基準としてその位置を
読みとる９次に偏光板（３３）を９０°回転させ。
上記と同じく現出した干渉縞像に指示用図形（４２）を
一致させその位置を読みとる。
一致させその位置を読みとる。
そして前者の干渉縞像（４４）と（４５）との間隔を０
．９倍して干渉縞像（４４）の下方に仮想線像を設定す
る。また後者の干渉縞像に対しても同様にして仮想線像
を設定する。
．９倍して干渉縞像（４４）の下方に仮想線像を設定す
る。また後者の干渉縞像に対しても同様にして仮想線像
を設定する。
これらの干渉縞像の位置はコンピュータ（４０）によっ
て容易に計算することができる。
て容易に計算することができる。
このようにしてコンピュータ（４０）に直接読み込まれ
る干渉縞のビデオ像位置は１表示画面（４１）上の１点
（ドツト）数を単位として表わされる。
る干渉縞のビデオ像位置は１表示画面（４１）上の１点
（ドツト）数を単位として表わされる。
ここでドツト単位で表わした２種の仮想的干渉縞のビデ
オ像間の距離は、このドツト数にビデオ表示器（３６）
によって定まる定数Ｖを乗することによって、第３図、
第４図に示すような仮想的干渉縞（２１）と（２２）と
の間の距離Δに換算され、このΔに装置定数Ｋを乗じて
被測定ガラス（３１）表面の応力により発生した複屈折
６口に検算され、さらに被測定ガラス（３１）の光弾性
常数Ｃで除すれば表面応力が算出される。したがってＶ
、Ｋをコンピュータ（４０）の計算プログラムに予め入
れ、Ｃは測定ごとにキーボード（４３）からコンピュー
タ（４０）に入れて、前記一連の計算を行なわせれば、
その結果を表示画面（４１）上に数値的に表示させるこ
とができる。
オ像間の距離は、このドツト数にビデオ表示器（３６）
によって定まる定数Ｖを乗することによって、第３図、
第４図に示すような仮想的干渉縞（２１）と（２２）と
の間の距離Δに換算され、このΔに装置定数Ｋを乗じて
被測定ガラス（３１）表面の応力により発生した複屈折
６口に検算され、さらに被測定ガラス（３１）の光弾性
常数Ｃで除すれば表面応力が算出される。したがってＶ
、Ｋをコンピュータ（４０）の計算プログラムに予め入
れ、Ｃは測定ごとにキーボード（４３）からコンピュー
タ（４０）に入れて、前記一連の計算を行なわせれば、
その結果を表示画面（４１）上に数値的に表示させるこ
とができる。
本発明は以上詳細したように、応力測定部と。
この測定部の光学系が形成する干渉縞図形を表示するビ
デオ表示器と、この表示器に指示用図形を任意の位置に
現出させる操作部を有したコンピュータとを備え、この
コンピュータが干渉縞に合致させる指示用図形の画面内
の位置を読み、かつ表面応力を算出して画面上に表示す
るようにした表面応力測定装置であるから１作業者によ
る数値的な読み取り、キーボードへの数値の打ち込みが
不要となって測定作業が簡単、迅速に行なわれ、かつ読
み誤りのおそれがなくなり、また測定に熟練を要せず、
作業性が向上し、しかも干渉縞図形の１１９力でビデオ
画面上で容易に行なえて、すこぶる便利に使用できるす
ぐれた利点を有する。
デオ表示器と、この表示器に指示用図形を任意の位置に
現出させる操作部を有したコンピュータとを備え、この
コンピュータが干渉縞に合致させる指示用図形の画面内
の位置を読み、かつ表面応力を算出して画面上に表示す
るようにした表面応力測定装置であるから１作業者によ
る数値的な読み取り、キーボードへの数値の打ち込みが
不要となって測定作業が簡単、迅速に行なわれ、かつ読
み誤りのおそれがなくなり、また測定に熟練を要せず、
作業性が向上し、しかも干渉縞図形の１１９力でビデオ
画面上で容易に行なえて、すこぶる便利に使用できるす
ぐれた利点を有する。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は従来の
表面応力針を示す構成図、第３図および第４図は第２図
の表面応力針により現出する干渉図形の親明図である。 （２５）・・・応力測定部、 （３９）・・・ビ
デオ表示器、（４０）・・・コンピュータ、 （
４１）・・・表示画面。 （４２）・・・指示用図形、 （４３）・・・操
作部。
表面応力針を示す構成図、第３図および第４図は第２図
の表面応力針により現出する干渉図形の親明図である。 （２５）・・・応力測定部、 （３９）・・・ビ
デオ表示器、（４０）・・・コンピュータ、 （
４１）・・・表示画面。 （４２）・・・指示用図形、 （４３）・・・操
作部。
Claims (1)
- ガラス表面層が示す光干渉現象を利用してガラスの表面
応力を測定する応力測定部と、この応力測定部の光学系
が形成する干渉縞図形を表示するビデオ表示器と、この
ビデオ表示器に指示用図形を任意の位置に現出させる操
作部を備えたコンピュータとを具備し、このコンピュー
タは上記干渉縞に合致させる指示用図形の表示画面内の
位置を読み込み、かつ表面応力を算出して画面上に表示
するようにしたことを特徴とする表面応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59211472A JPS6190025A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 表面応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59211472A JPS6190025A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 表面応力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6190025A true JPS6190025A (ja) | 1986-05-08 |
Family
ID=16606506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59211472A Pending JPS6190025A (ja) | 1984-10-11 | 1984-10-11 | 表面応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6190025A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014606A (ja) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Hitachi Ltd | 残留応力測定装置及び残留応力測定方法 |
| JP2009020052A (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-29 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 遠隔で被検証品の真贋を判定する鑑定方法 |
| WO2012128184A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | 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 |
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| CN106324730A (zh) * | 2016-09-18 | 2017-01-11 | 北京杰福科技有限公司 | 棱镜以及玻璃表面应力检测装置 |
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