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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung nimmt unter
35 U.S.C. §119 die Priorität der am 6. März 2013 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-043714 in Anspruch, deren Offenbarung hierin ausdrücklich durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Fachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Härteprüfer.
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2. Beschreibung verwandter Technik
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Als ein Materialprüfer ist konventionell ein Härteprüfer bekannt, bei dem durch das Drücken eines Eindringstabs in eine Oberfläche einer Probe ein Eindruck gebildet wird, wobei der Eindringstab an einem vordersten Ende davon einen Eindringkörper hat, und der dann eine Tiefe des gebildeten Eindrucks (Ausmaß der Verschiebung des Eindringkörpers) mit einem Verschiebungsmessgerät misst. Anhand einer Beziehung zwischen dem Ausmaß der Verschiebung und einer Prüfkraft, die auf den Eindringkörper aufgebracht wird, misst der Härteprüfer Werte der physikalischen Eigenschaften der Probe, beispielsweise die Härte.
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Als ein derartiger obiger Härteprüfer ist ein Härteprüfer bekannt, bei dem elektromagnetische Kraft (Kraftmotor) in einem Mechanismus eingesetzt wird, der eine Prüfkraft auf einen Eindringkörper aufbringt, um die Auswahl einer gewünschten Prüfkraft zu ermöglichen (siehe z. B. das
japanische Patent Nr. 4942579 ). Wenn die elektromagnetische Kraft in dem Mechanismus, der die Prüfkraft aufbringt, eingesetzt wird, wird ein Hebelsystem verwendet. Demzufolge ändert sich, wenn der Eindringkörper in eine Probe gedrückt wird, eine relative Position zwischen einer Spule und einem Magneten in einer Prüfkraft-Aufbringvorrichtung, die die elektromagnetische Kraft erzeugt, wodurch es zu einer Verringerung der magnetischen Flussdichte und daher auch der Prüfkraft kommt. Ein konventioneller Härteprüfer enthält daher eine Korrekturfunktion für die Prüfkraft, die sich mit der Verringerung der Prüfkraft im Zusammenhang mit der Änderung der relativen Position zwischen der Spule und dem Magneten befasst.
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Bei dem konventionellen Härteprüfer fließt jedoch Strom in der Spule, um die Prüfkraft zu erzeugen. Es kann daher nicht verhindert werden, dass in der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung Wärme erzeugt wird. Durch im Magneten der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugte Wärme wird die magnetische Flussdichte verringert und folglich die Prüfkraft verringert. Insbesondere, wenn eine hohe Prüfkraft (beispielsweise 0,3 bis 2 kp) erzeugt wird, fließt ein hoher Strom (beispielsweise 0,195 bis 1,3 A) in der Spule. Es wird in der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung also exzessive Wärme erzeugt, die zu einer wesentlichen Verringerung der Prüfkraft führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Vorteil der vorliegenden Offenbarung wird ein Härteprüfer bereitgestellt, der in der Lage ist, eine hochpräzise Prüfkraft zu erzielen, indem er sich mit einer Verringerung der Prüfkraft im Zusammenhang mit der in einer Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugten Wärme befasst.
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Angesichts der obigen Feststellungen wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ein Härteprüfer bereitgestellt, der die Härte einer Probe misst, indem er eine Prüfkraft auf eine Oberfläche der Probe mit einem Eindringkörper aufbringt, um einen Eindruck zu bilden, und indem er eine Eindringtiefe des Eindringkörpers zu einem Zeitpunkt des Bildens des Eindrucks misst. Der Härteprüfer enthält eine Prüfkraft-Aufbringvorrichtung, die die Prüfkraft erzeugt, indem sie eine elektromagnetische Kraft verwendet, die durch das Zuführen eines Stroms an eine in einem Magnetfeld bereitgestellte Antriebsspule erzeugt wird, und die die Prüfkraft auf den Eindringkörper aufbringt, um den Eindringkörper in die Oberfläche der Probe zu drücken; einen Temperaturdetektor, der eine Temperatur der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung detektiert; und eine Prüfkraft-Korrekturvorrichtung, die die von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugte Prüfkraft auf der Grundlage der vom Temperaturdetektor detektierten Temperatur korrigiert.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Härteprüfer gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, der des Weiteren eine Prüfkraft-Messvorrichtung enthält, die die vom Eindringkörper auf die auf einer oberen Fläche platzierte Probe aufgebrachte Prüfkraft misst; und einen Speicher, der eine Prüfkraft-Korrekturtabelle speichert, die auf der Grundlage der von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugten Prüfkraft, einem von der Prüfkraft-Messvorrichtung gemessenen Messwert der Prüfkraft und der vom Temperaturdetektor detektierten Temperatur erzeugt wird. Die Prüfkraft-Korrekturvorrichtung korrigiert die von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugte Prüfkraft auf der Grundlage der im Speicher gespeicherten Prüfkraft-Korrekturtabelle.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Härteprüfer gemäß dem zweiten Aspekt bereitgestellt, der des Weiteren eine Hebe-/Senkvorrichtung enthält, die die Prüfkraft-Messvorrichtung in einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung bewegt; einen Eintrittsausmaß-Detektor, der ein Ausmaß des Eintritts des durch die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung in die Oberfläche der Probe gedrückten Eindringkörpers detektiert; eine Bestimmungsvorrichtung, die die Hebe-/Senkvorrichtung veranlasst, eine Höhe einer Position anzupassen, an der der Eindringkörper mit der Probe in Kontakt tritt, auf der Grundlage des Ausmaßes des Eintritts des Eindringkörpers, das vom Eintrittsausmaß-Detektor detektiert wird, nachdem der Eindringkörper durch die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung in die Oberfläche der Probe gedrückt wird, und die bestimmt, ob die Höhe der Position, an der der Eindringkörper mit der Probe in Kontakt tritt, an einer vorbestimmten Bezugsposition liegt; eine Messungssteuerung, die die Prüfkraft-Messvorrichtung veranlasst, die auf die Probe aufgebrachte Prüfkraft zu messen, und den Temperaturdetektor veranlasst, die Temperatur der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung zu detektieren, wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass sich die Höhe an der vorbestimmten Bezugsposition befindet; und einen Tabellengenerator, der die Prüfkraft-Korrekturtabelle auf der Grundlage eines Messwerts der Prüfkraft und der detektierten Temperatur unter der Steuerung der Messungssteuerung erzeugt.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Prüfkraft im Zusammenhang mit einer Verringerung der Prüfkraft aufgrund der in der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugten Wärme korrigiert werden und folglich eine hochpräzise Prüfkraft erzielt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung ist in der ausführlichen Beschreibung, die folgt, unter Bezugnahme auf die vermerkte Mehrzahl von Zeichnungen anhand von nicht einschränkenden Beispielen von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen für ähnliche Teile in den mehreren Ansichten der Zeichnungen stehen, und in denen:
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1 eine rechte Seitenansicht ist, die eine Gesamtkonfiguration eines Härteprüfers gemäß einer Ausführungsform darstellt;
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2 ein Blockdiagramm ist, das eine Steuerungskonfiguration des Härteprüfers gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
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3 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Prüfkraft-Korrekturprozess im Härteprüfer gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
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4 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Erzeugungsprozess einer Prüfkraft-Korrekturtabelle im Härteprüfer gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt; und
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5 eine beispielhafte Prüfkraft-Korrekturtabelle darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die hierin gezeigten Merkmale erfolgen anhand von Beispielen und nur zum Zweck der darstellenden Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und werden gezeigt, um die als nützlichste und am besten verständlich angesehene Beschreibung der Prinzipien und konzeptuellen Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung ausführlicher als für das grundsätzliche Verständnis der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wobei die Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen vorgenommen wird, sodass für Fachpersonen offensichtlich ist, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in der Folge unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der unten stehenden Beschreibung ist eine X-Richtung eine Links/Rechts-Richtung, eine Y-Richtung eine Vorwärts-/Rückwärtsrichtung und eine Z-Richtung eine Aufwärts-/Abwärtsrichtung in den Zeichnungen. Des Weiteren ist eine X-Y-Ebene eine horizontale Ebene.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 enthält ein Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Prüfer-Hauptkörper 10, in dem jede Komponente bereitgestellt ist, und eine Steuerung 200, die eine alles umfassende Steuerung des Prüfer-Hauptkörpers 10 durchführt.
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Der Prüfer-Hauptkörper 10 hat eine elektrische Waage 1, eine XY-Stufe 2, eine Stufenhebevorrichtung 3, eine Eindringstab-Einheit 6, eine Druckkraft-Aufbringvorrichtung 7, ein Drehkreuz 8, eine Objektivlinse 9, eine Bilderfassungsvorrichtung 20, eine Anzeige 30, eine Bedienvorrichtung 40 und dergleichen. Die elektrische Waage 1 dient als eine Prüfkraft-Messvorrichtung, die eine Prüfkraft misst, die auf eine auf einer oberen Fläche platzierte Probe S aufgebracht wird. Die XY-Stufe 2 kann die elektrische Waage 1 in der XY-Richtung bewegen. Die Stufenhebevorrichtung 3 dient als eine Hebe-/Senkvorrichtung, die die elektrische Waage 1 in der Z-Richtung bewegt. Die Eindringstab-Einheit 6 hat einen Eindringstab 5 mit einem Eindringkörper 4 an einem unteren Ende davon, der einen Eindruck in der auf der elektrischen Waage 1 platzierten Probe S bildet. Die Druckkraft-Aufbringvorrichtung 7 bringt eine vorbestimmte Prüfkraft auf den Eindringstab 5 auf. Das Drehkreuz 8 ermöglicht es entweder dem Eindringstab 5 oder der Objektivlinse 9, über der Probe S positioniert zu werden. Die Objektivlinse 9 wird an einer unteren Fläche des Drehkreuzes 8 gehalten. Die Bilderfassungsvorrichtung 20 erfasst ein Bild eines Eindrucks und dergleichen, die in einer Oberfläche der Probe S gebildet werden.
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Die elektrische Waage 1 ist konfiguriert, es der Probe S zu ermöglichen, auf einer oberen Fläche davon platziert zu werden. Die elektrische Waage 1 misst eine Prüfkraft, die durch den Eindringkörper 4 auf die Probe S aufgebracht wird, und gibt ein Signal auf der Grundlage der gemessenen Prüfkraft an die Steuerung 200 aus. Die XY-Stufe 2 ist konfiguriert, es der elektrischen Waage 1 zu ermöglichen, auf einer oberen Fläche davon platziert zu werden. Die XY-Stufe 2, die konfiguriert ist, sich in der XY-Richtung (horizontalen Richtung) in Übereinstimmung mit einem Steuersignaleingang von der Steuerung 200 zu bewegen, kann die auf der oberen Fläche platzierte elektrische Waage 1 in der XY-Richtung bewegen. Die Stufenhebevorrichtung 3, die an einer unteren Fläche der XY-Stufe 2 bereitgestellt ist, bewegt die XY-Stufe 2 und die elektrische Waage 1 in der Z-Richtung (Aufwärts-/Abwärtsrichtung) in Übereinstimmung mit einem Steuersignaleingang von der Steuerung 200. Des Weiteren ist die Stufenhebevorrichtung 3 auf einer oberen Fläche einer Basis 11 bereitgestellt, die unter dem Prüfer-Hauptkörper 10 nach vorne vorsteht. Die Probe S wird also durch die XY-Stufe 2 in der XY-Richtung und durch die Stufenhebevorrichtung 3 in der Z-Richtung bewegt, um eine Position davon in Bezug zum Eindringkörper 4 oder der Objektivlinse 9 einzustellen.
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Die Eindringstab-Einheit 6 ist in einem Arm 12 bereitgestellt, der über dem Prüfer-Hauptkörper 10 nach vorne vorsteht. Die Eindringstab-Einheit 6 hat Stützfedern 61; den Eindringstab 5; einen ersten Kraftmotor 62; einen Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 und dergleichen. Die Stützfedern 61 sind in einem festen Teil 13 des Arms 12 bereitgestellt. Der Eindringstab 5 wird durch die Stützfedern 61 elastisch an einem oberen Ende bzw. einem unteren Ende gestützt. Der erste Kraftmotor 62 erzeugt eine Prüfkraft, um den Eindringstab 5 in der Achsenrichtung zu bewegen, und bringt die Prüfkraft folglich auf den Eindringstab 5 auf. Der Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 detektiert ein Ausmaß der Verschiebung des Eindringstabs 5. Der Eindringstab 5 hat am unteren Ende davon den Eindringkörper 4, der von oben gegen die Probe S drückt, um einen Eindruck in der Oberfläche davon zu bilden, wobei die Probe S auf der oberen Fläche der elektrischen Waage 1 platziert ist.
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Die Stützfedern 61 sind Tellerfedern mit ersten Enden, die am festen Teil 13 befestigt sind und sich im Wesentlichen horizontal vom festen Teil 13 erstrecken. Zweite Enden der Tellerfedern 61 sind mit dem oberen Ende bzw. dem unteren Ende des Eindringstabs 5 verbunden, wodurch sie den Eindringstab 5 in Bezug zur elektrischen Waage 1 senkrecht stützen. Wenn der Eindringstab 5 durch den ersten Kraftmotor 62 oder dergleichen nach oben und unten bewegt wird, biegen sich die Stützfedern 61, sodass der Eindringstab 5 senkrecht zur elektrischen Waage 1 gehalten wird.
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Der erste Kraftmotor 62 enthält eine Magnetkreiskonfiguration 62a, eine Antriebsspule 62b, die am Eindringstab 5 bereitgestellt ist, und einen Temperatursensor 62c. Als Reaktion auf einen Steuersignaleingang von der Steuerung 200 bewegt der erste Kraftmotor 62 den Eindringstab 5 in der Achsenrichtung, um eine Prüfkraft auf den Eindringstab 5 (Eindringkörper 4) aufzubringen. Der erste Kraftmotor 62 nutzt als Antriebskraft eine Kraft, die durch elektromagnetische Induktion zwischen einem Magnetfeld, das in einem Spalt durch einen Magneten in der Magnetkreiskonfiguration 62a erzeugt wird, und einem elektrischen Strom, der in der in dem Spalt positionierten Antriebsspule 62b fließt, erzeugt wird (elektromagnetische Kraft). Mit anderen Worten erzeugt der erste Kraftmotor 62 eine gewünschte Antriebskraft in Übereinstimmung mit einer Strommenge, die der Antriebsspule 62b des ersten Kraftmotors 62 zugeführt wird, und bringt auf der Grundlage der Antriebskraft verschiedene Prüfkräfte auf den Eindringstab 5 auf. Wenn die Prüfkraft auf den Eindringstab 5 aufgebracht wird, wird der Eindringkörper 4 am unteren Ende des Eindringstabs 5 in die Oberfläche der Probe S gedrückt. Der erste Kraftmotor 62 kann die Prüfkraft z. B. in einem Bereich von 10 p (niedrig) bis 30 p (hoch) aufbringen. Der Temperatursensor 62c, der in der Nähe des Magneten in der Magnetkreiskonfiguration 62a bereitgestellt ist, detektiert die Temperatur des ersten Kraftmotors 62. Der Temperatursensor 62c gibt dann ein Signal auf der Grundlage der detektierten Temperatur an die Steuerung 200 aus. Der erste Kraftmotor 62 dient folglich als eine Prüfkraft-Aufbringvorrichtung, die die Prüfkraft erzeugt und auf den Eindringkörper 4 aufbringt, um den Eindringkörper 4 in die Oberfläche der Probe S zu drücken, wobei die Prüfkraft durch die elektromagnetische Kraft erzeugt wird, die durch das Zuführen des Stroms an die im Magnetfeld positionierte Antriebsspule 62b erzeugt wird. Des Weiteren dient der Temperatursensor 62c als ein Temperaturdetektor, der die Temperatur des ersten Kraftmotors 62 detektiert.
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Der Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 enthält eine Waage 51, die am Eindringstab 5 bereitgestellt ist und bei der an vorbestimmten Intervallen Kalibrierungsmarkierungen eingekerbt sind, und einen linearen Encoder 52, der die Kalibrierungsmarkierungen an der Waage 51 optisch abliest. Der Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 detektiert ein Ausmaß der Verschiebung des Eindringstabs 5, wenn der Eindringkörper 4 in die Probe S gedrückt wird (spezifisch ein Ausmaß des Eintritts des in die Probe S gedrückten Eindringkörpers 4 (Eindringtiefe)) und gibt dann ein Eindringstab-Verschiebungssignal auf der Grundlage des detektierten Ausmaßes der Verschiebung an die Steuerung 200 aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Bezugsposition im Voraus an einer Position definiert, an der der Eindringkörper 4 die Prüfkraft am effektivsten an die Probe S übertragen kann. Die Bezugsposition wird spezifisch an einer Position einer Kalibrierungsmarkierung von 1 mm an der Waage 51 definiert. Der Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 dient folglich als ein Eintrittsausmaß-Detektor, der das Ausmaß des Eintritts des Eindringkörpers 4 detektiert, der in die Oberfläche der Probe S gedrückt wird.
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Die Druckkraft-Aufbringvorrichtung 7 enthält einen Steuerhebel 71, einen zweiten Kraftmotor 72 und dergleichen. Der Steuerhebel 71 ist über der Eindringstab-Einheit 6 bereitgestellt. Der zweite Kraftmotor 72 erzeugt eine Prüfkraft zum Drehen des Steuerhebels 71 und bringt die Prüfkraft folglich auf den Eindringstab 5 auf.
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Der Steuerhebel 71 ist über eine Drehachse 71c in einer im Wesentlichen zentralen Position drehbar am Arm 12 gelagert. Der zweite Kraftmotor 72 ist an einem ersten Endabschnitt 71a des Steuerhebels 71 befestigt. Ein zweiter Endabschnitt 71b des Steuerhebels 71 erstreckt sich von der Drehachse 71c zur Eindringstab-Einheit 6 und ist über dem Eindringstab 5 positioniert. Ein zweiter Endabschnitt 71b hat einen Druckabschnitt 71d, um das obere Ende 5a des Eindringstabs 5 nach unten zu drücken.
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Der zweite Kraftmotor 72 enthält eine Magnetkreiskonfiguration 72a, eine Antriebsspule 72b und einen Temperatursensor 72c. Der zweite Kraftmotor 72 bewegt eine Belastungsachse 72c in der Achsenrichtung, um eine einwirkende Kraft auf den ersten Endabschnitt 71a aufzubringen, sodass der Steuerhebel 71 gedreht wird. Der zweite Kraftmotor 72 nutzt als Antriebskraft eine Kraft, die durch elektromagnetische Induktion zwischen einem Magnetfeld, das in einem Spalt durch einen Magneten in der Magnetkreiskonfiguration 72a erzeugt wird, und einem elektrischen Strom, der in der in dem Spalt positionierten Antriebsspule 72b fließt, erzeugt wird (elektromagnetische Kraft). Folglich bewegt sich der zweite Endabschnitt 71b des Steuerhebels 71 nach unten, und dann drückt der Druckabschnitt 71d im zweiten Endabschnitt 71b den Eindringstab 5 in der Achsenrichtung nach unten. Das Bewegen des Eindringstabs 5 in der Achsenrichtung bringt die Prüfkraft auf den Eindringstab 5 (Eindringkörper 4) auf. Wenn die Prüfkraft auf den Eindringstab 5 aufgebracht wird, wird der Eindringkörper 4 am unteren Ende des Eindringstabs 5 in die Oberfläche der Probe S gedrückt. Der zweite Kraftmotor 72 kann die Prüfkraft z. B. in einem Bereich von 31 p (niedrig) bis 200 p (hoch) oder einem Bereich von 201 p (niedrig) bis 2.000 p (hoch) aufbringen. Der Temperatursensor 72c, der in der Nähe des Magneten in der Magnetkreiskonfiguration 72a bereitgestellt ist, detektiert die Temperatur des zweiten Kraftmotors 72. Der Temperatursensor 72c gibt dann ein Signal auf der Grundlage der detektierten Temperatur an die Steuerung 200 aus. Der zweite Kraftmotor 72 dient folglich als eine Prüfkraft-Aufbringvorrichtung, die die Prüfkraft erzeugt und auf den Eindringkörper 4 aufbringt, um den Eindringkörper 4 in die Oberfläche der Probe S zu drücken, wobei die Prüfkraft durch die elektromagnetische Kraft erzeugt wird, die durch das Zuführen des Stroms an die im Magnetfeld positionierte Antriebsspule 72b erzeugt wird. Des Weiteren dient der Temperatursensor 72c als ein Temperaturdetektor, der die Temperatur des zweiten Kraftmotors 72 detektiert.
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Das Drehkreuz 8 enthält einen Drehkreuz-Hauptkörper 8a, eine Drehachse 8b, durch die der Drehkreuz-Hauptkörper 8a drehbar am Arm 12 gelagert ist, und dergleichen. Durch das Drehen des Drehkreuz-Hauptkörpers 8a kann entweder der Eindringstab 5 oder die Objektivlinse 9 über der Probe S platziert werden. Spezifisch kann z. B. ein Eindruck in der Oberfläche der Probe S gebildet werden, indem der Eindringstab 5 über der Probe S platziert wird, und der gebildete Eindruck kann betrachtet werden, indem die Feldlinsen 9 über der Probe S platziert werden.
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Die Objektivlinse 9, die zu einem Mikroskop 20a der Bilderfassungsvorrichtung 20 gehört, wird an einer unteren Fläche des Drehkreuzes 8 gehalten. Wenn das Drehkreuz 8 (der Drehkreuz-Hauptkörper 8a) gedreht wird, um die Objektivlinse 9 an eine Position zu führen, die der Bilderfassungsvorrichtung 20 entspricht, ermöglicht es die Objektivlinse 9 der Bilderfassungsvorrichtung 20, ein Bild der Probe S zu erfassen.
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Die Bilderfassungsvorrichtung 20 enthält ein Mikroskop 20a, eine CCD-Kamera (in den Zeichnungen nicht gezeigt), die am Mikroskop 20a befestigt ist, eine Beleuchtungsvorrichtung (in den Zeichnungen nicht gezeigt), die eine betrachtete Position der Probe beleuchtet, und dergleichen. Die Bilderfassungsvorrichtung 20 erfasst ein Bild eines in der Oberfläche der Probe S gebildeten Eindrucks. Anschließend gibt die Bilderfassungsvorrichtung 20 die erfassten Bilddaten des Eindrucks an die Steuerung 200 aus.
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Die Anzeige 30 ist beispielsweise eine Flüssigkristall-Anzeigetafel und führt die Anzeigeverarbeitung des Bilds der Oberfläche der Probe S durch, das von der Bilderfassungsvorrichtung 20 erfasst wurde, sowie von verschiedenen Arten von Prüfungsergebnissen und dergleichen, in Übereinstimmung mit einem Steuersignaleingang von der Steuerung 200. Spezifisch zeigt die Anzeige 30 eine Prüfkraft-Einstellschaltfläche für das Einstellen der Prüfkraft an, einen Messwert der elektrischen Waage 1, einen Messwert des Eindringstab-Verschiebungsdetektors 63 und dergleichen.
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Die Bedienvorrichtung 40 ist beispielsweise eine Gruppe von Bedientasten, wie z. B. in einer Tastatur, und wenn sie von einem Benutzer bedient wird, gibt sie ein Bediensignal, das zu der Bedienung gehört, an die Steuerung 200 aus. Der Weiteren kann die Bedienvorrichtung 40 auch eine Zeigevorrichtung wie eine Maus oder einen Touchscreen, eine Fernbedienung und weitere Bedienvorrichtungen enthalten. Die Bedienvorrichtung 40 wird bedient, wenn der Benutzer eine Anweisung eingibt, eine Härteprüfung an der Probe S durchzuführen (Anweisung zum Beginnen der Messung), sowie wenn der Benutzer die auf den Eindringkörper 4 aufgebrachte Prüfkraft definiert.
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Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Steuerung 200 eine CPU 201, einen Arbeitsspeicher 202 und einen Speicher 203. Die Steuerung 200 steuert den Betrieb zum Durchführen einer vorbestimmten Härteprüfung durch das Ausführen eines vorbestimmten Programms, das im Speicher 203 gespeichert ist. Des Weiteren ist die Steuerung 200 über einen Systembus, einen Steuerkreis und dergleichen mit der elektrischen Waage 1, der XY-Stufe 2, der Stufenhebevorrichtung 3, der Eindringstab-Einheit 6, der Druckkraft-Aufbringvorrichtung 7, der Bilderfassungsvorrichtung 20, der Anzeige 30, der Bedienvorrichtung 40 und dergleichen verbunden.
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Die CPU 201 ruft ein im Speicher 203 gespeichertes Verarbeitungsprogramm auf und entwickelt und führt das Verarbeitungsprogramm dann im Arbeitsspeicher 202 aus. Die CPU 201 führt folglich die Gesamtsteuerung des Härteprüfers 100 durch. Der Arbeitsspeicher 202 entwickelt ein von der CPU 201 ausgeführtes Verarbeitungsprogramm in einem Programmspeicherbereich im Arbeitsspeicher 202 und speichert Eingangsdaten und Verarbeitungsergebnisse, die während der Ausführung des Verarbeitungsprogramms erzeugt wurden, und dergleichen in einem Datenspeicherbereich. Der Speicher 203 enthält z. B. ein Aufzeichnungsmedium (in der Zeichnung nicht gezeigt), auf dem ein Programm, Daten und dergleichen gespeichert sind. Das Aufzeichnungsmedium schließt einen Halbleiterspeicher und dergleichen ein. Der Speicher 203 speichert verschiedene Arten von Daten, verschiedene Arten von Verarbeitungsprogrammen und Daten, die durch das Ausführen der Programme verarbeitet werden, welche es der CPU 201 ermöglichen, die Gesamtsteuerung des Härteprüfers 100 durchzuführen. Des Weiteren speichert der Speicher 203 eine Prüfkraft-Korrekturtabelle T, die auf der Grundlage einer vom ersten Kraftmotor 62 oder vom zweiten Kraftmotor 72 erzeugten Prüfkraft, von der elektrischen Waage 1 gemessenen Messdaten der Prüfkraft und einer vom Temperatursensor 62c oder vom Temperatursensor 72c detektierten Temperatur erzeugt wird.
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Als Reaktion auf den Eingang eines Prüfbetriebssignals im Zusammenhang mit dem Betrieb für das Durchführen einer Härteprüfung in der Bedienvorrichtung 40, beispielsweise, führt die CPU 201 ein vorbestimmtes Programm aus, das im Speicher 203 gespeichert ist, um der Antriebsspule 62b bzw. 72b des ersten Kraftmotors 62 bzw. des zweiten Kraftmotors 72 einen Strom im Zusammenhang mit einer vorbestimmten Prüfkraft zuzuführen, auf der Grundlage von vorbestimmten Betriebsbedingungen (z. B. Betriebsbedingungen für den Eindringstab 5), die im Voraus für das Durchführen einer vorbestimmten Härteprüfung und folglich für das Durchführen einer Steuerung des Betriebs des ersten Kraftmotors 62 und des zweiten Kraftmotors 72 festgelegt wurden. Zudem berechnet die CPU 201 die Härte der Probe S auf der Grundlage eines Signaleingangs zu einer Verschiebung des Eindringstabs vom Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63. Spezifisch misst die CPU 201 die Härte der Probe S auf der Grundlage des Ausmaßes des Eintritts (Eindringtiefe) des Eindringkörpers 4, der in die Probe S gedrückt wird.
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Zudem korrigiert die CPU 201 als Prüfkraft-Korrekturvorrichtung die vom ersten Kraftmotor 62 bzw. vom zweiten Kraftmotor 72 erzeugte Prüfkraft auf der Grundlage der vom Temperatursensor 62c bzw. vom Temperatursensor 72c detektierten Temperatur. Spezifisch korrigiert die CPU 201 die vom ersten Kraftmotor 62 oder vom zweiten Kraftmotor 72 erzeugte Prüfkraft auf der Grundlage der im Speicher 203 gespeicherten Prüfkraft-Korrekturtabelle T.
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Ein Prüfkraft-Korrekturprozess im Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der Folge unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm aus 3 beschrieben. Zuerst wird die Probe S auf der XY-Stufe 2 fixiert (Schritt S1). Spezifisch platziert der Benutzer die Probe S auf der oberen Fläche der XY-Stufe 2 und fixiert die Probe S darauf. Im Prüfkraft-Korrekturprozess ist die elektrische Waage 1 nicht auf der oberen Fläche der XY-Stufe 2 platziert. Stattdessen wird die Probe S direkt auf der oberen Fläche der XY-Stufe 2 platziert und fixiert.
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Anschließend wird die Oberfläche der Probe S fokussiert (Schritt S2). Spezifisch bewegt die CPU 201 in einem Zustand, in dem die Objektivlinse 9 durch das Drehen des Drehkreuz-Hauptkörpers 8a über der Probe S positioniert ist, die XY-Stufe 2 derart, dass ein vorbestimmter Bereich auf der Oberfläche der Probe S direkt unter der Objektivlinse 9 positioniert wird. Die CPU 201 bewegt dann die Stufenhebevorrichtung 3 auf der Grundlage von durch die Bilderfassungsvorrichtung 20 erfassten Bilddaten nach oben und nach unten, um die Oberfläche der Probe S zu fokussieren.
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Anschließend wird eine Annäherung an die Probe S vorgenommen (Schritt S3). Spezifisch bewegt die CPU 201 in dem Zustand, in dem der Eindringkörper 4 durch Drehen des Drehkreuz-Hauptkörpers 8a über der Probe S positioniert ist, den Eindringkörper 4 nach unten zur Probe S und bringt den Eindringkörper 4 mit der Oberfläche der Probe S in Kontakt.
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Anschließend wird ein Messwert des Temperatursensors 62c oder 72c erhalten (Schritt S4). Spezifisch erhält die CPU 201 den Messwert des Temperatursensors 62c bzw. 72c des ersten Kraftmotors 62 bzw. des zweiten Kraftmotors 72, der eine vorbestimmte Prüfkraft erzeugt hat.
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Anschließend wird die zu erzeugende Prüfkraft unter Bezugnahme auf die Prüfkraft-Korrekturtabelle T korrigiert (Schritt S5). Spezifisch korrigiert die CPU 201, auf der Grundlage der durch den Temperatursensor 62c bzw. den Temperatursensor 72c in Schritt S4 detektierten Temperatur und der durch den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 zu erzeugenden Prüfkraft, die durch den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 zu erzeugende Prüfkraft unter Bezugnahme auf die im Speicher 203 gespeicherte Prüfkraft-Korrekturtabelle T. Die CPU 201 dient folglich als eine Prüfkraft-Korrekturvorrichtung, die die durch den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 zu erzeugende Prüfkraft auf der Grundlage der durch den Temperatursensor 62c bzw. den Temperatursensor 72c detektierten Temperatur korrigiert. Ein Verfahren zum Erzeugen der Prüfkraft-Korrekturtabelle T ist später unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Ein Beispiel der erzeugten Prüfkraft-Korrekturtabelle T ist später unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Anschließend wird die korrigierte Prüfkraft erzeugt (Schritt S6). Spezifisch steuert die CPU 201 den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 an, um die Prüfkraft (in Schritt S5 korrigierte Prüfkraft) zu erzeugen, und bringt die Prüfkraft auf den Eindringstab 5 auf. Der am unteren Ende des Eindringstabs 5 bereitgestellte Eindringkörper 4 bringt die Prüfkraft dann auf die Probe S auf.
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Anschließend wird bestimmt, ob eine Prüfzeit beendet ist (Schritt S7). Spezifisch bestimmt die CPU 201, ob eine vorbestimmte Zeit seit der Erzeugung der Prüfkraft in Schritt S6 abgelaufen ist. Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, bestimmt die CPU 201, dass die Prüfzeit beendet wurde (Schritt S7: Ja) und schließt den Prüfkraft-Korrekturprozess ab. Indes bestimmt die CPU 201, wenn bestimmt wurde, dass die vorbestimmte Zeit nicht abgelaufen ist, dass die Prüfzeit nicht beendet wurde (Schritt S7: Nein) und geht zu Schritt S4 weiter, um erneut einen Messwert des Temperatursensors 62c oder 72c zu erhalten. Danach werden die Vorgänge in Schritt S4 bis Schritt S7 wiederholt, bis die Prüfzeit beendet ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Härte der Probe S berechnet, nachdem der Prüfkraft-Korrekturprozess beendet ist (Schritt S7: Ja).
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Ein Erzeugungsprozess für eine Prüfkraft-Korrekturtabelle im Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist in der Folge unter Bezugnahme auf ein Ablaufdiagramm aus 4 beschrieben. Zuerst wird die Probe S auf der XY-Stufe 2 fixiert (Schritt S101). Spezifisch platziert der Benutzer die elektrische Waage 1 auf der oberen Fläche der XY-Stufe 2 und platziert und fixiert die Probe S dann auf der oberen Fläche der elektrischen Waage 1.
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Anschließend wird die Oberfläche der Probe S fokussiert (Schritt S102). Spezifisch bewegt die CPU 201 in einem Zustand, in dem die Objektivlinse 9 durch das Drehen des Drehkreuz-Hauptkörpers 8a über der Probe S positioniert ist, die XY-Stufe 2 derart, dass ein vorbestimmter Bereich auf der Oberfläche der Probe S direkt unter der Objektivlinse 9 positioniert wird. Die CPU 201 bewegt dann die Stufenhebevorrichtung 3 auf der Grundlage von durch die Bilderfassungsvorrichtung 20 erfassten Bilddaten nach oben und nach unten, um die Oberfläche der Probe S zu fokussieren.
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Anschließend wird eine Annäherung an die Probe S vorgenommen (Schritt S103). Spezifisch bewegt die CPU 201 in dem Zustand, in dem der Eindringkörper 4 durch Drehen des Drehkreuz-Hauptkörpers 8a über der Probe S positioniert ist, den Eindringkörper 4 nach unten zur Probe S und bringt den Eindringkörper 4 mit der Oberfläche der Probe S in Kontakt.
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Anschließend wird eine Höhe der Probenkontaktposition bestätigt (Schritt S104 und S105). Spezifisch veranlasst die CPU 201, um die Höhe der Probenkontaktposition zu detektieren, wenn die Annäherung an die Probe S in Schritt S103 abgeschlossen ist, zuerst den linearen Encoder 52, die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 des Eindringstab-Verschiebungsdetektors 63 abzulesen, und bestimmt dann, ob die abgelesene Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 bei 1 mm (Bezugsposition) positioniert ist (Schritt S104). Wenn bestimmt wird, dass die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 bei 1 mm positioniert ist (Schritt S104: Ja), geht die CPU 201 zu Schritt S106 weiter. Indes veranlasst die CPU 201, wenn bestimmt wird, dass die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 nicht bei 1 mm positioniert ist (Schritt S104: Nein), die Anzeige 30, einen Fehler anzuzeigen. Anschließend bewegt die CPU 201 die Stufenhebevorrichtung 3 nach oben und nach unten, um die Höhe der Probenkontaktposition anzupassen (Schritt S105). Wenn die Anpassung der Höhe der Probenkontaktposition in Schritt S105 abgeschlossen ist, geht die CPU 201 zu Schritt S104 weiter, um die Höhe der Probenkontaktposition erneut zu bestätigen.
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Anschließend wird eine vorbestimmte Prüfkraft erzeugt (Schritt S106). Spezifisch steuert die CPU 201 den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 an, um eine vorbestimmte Prüfkraft zu erzeugen und die vorbestimmte Prüfkraft auf den Eindringstab 5 aufzubringen. Der am unteren Ende des Eindringstabs 5 bereitgestellte Eindringkörper 4 bringt die Prüfkraft dann auf die Probe S auf.
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Anschließend wird die Höhe der Probenkontaktposition bestätigt (Schritt S107 und S108). Spezifisch veranlasst die CPU 201, um die Höhe der Probenkontaktposition zu detektieren, wenn die vorbestimmte Prüfkraft in Schritt S106 auf die Probe S aufgebracht wird, zuerst den linearen Encoder 52, die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 des Eindringstab-Verschiebungsdetektors 63 abzulesen, und bestimmt dann, ob die abgelesene Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 an der vorbestimmten Bezugsposition, die bei 1 mm liegt, positioniert ist (Schritt S107). Wenn bestimmt wird, dass die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 bei 1 mm positioniert ist (Schritt S107: Ja), geht die CPU 201 zu Schritt S109 weiter. Indes veranlasst die CPU 201, wenn bestimmt wird, dass die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 nicht bei 1 mm positioniert ist (Schritt S107: Nein), die Anzeige 30, einen Fehler anzuzeigen. Anschließend bewegt die CPU 201 die Stufenhebevorrichtung 3 nach oben und nach unten, um die Höhe der Probenkontaktposition anzupassen (Schritt S108). Wenn die Anpassung der Höhe der Probenkontaktposition in Schritt S108 abgeschlossen ist, geht die CPU 201 zu Schritt S107 weiter, um die Höhe der Probenkontaktposition erneut zu bestätigen. Die CPU 201 dient also als eine Bestimmungsvorrichtung. Auf der Grundlage des Ausmaßes des Eintritts des Eindringkörpers 4, der vom Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63 detektiert wird, nachdem der Eindringkörper 4 durch den ersten Kraftmotor 62 oder den zweiten Kraftmotor 72 in die Oberfläche der Probe S gedrückt wird, veranlasst die Bestimmungsvorrichtung die Stufenhebevorrichtung 3, eine Höhe einer Position anzupassen, an der der Eindringkörper 4 mit der Probe S in Kontakt tritt, und bestimmt, ob die Höhe der Position, an der der Eindringkörper 4 mit der Probe S in Kontakt tritt, an der vorbestimmten Bezugsposition liegt.
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Anschließend werden Messwerte der elektrischen Waage 1 und des Temperatursensors 62c oder 72c erhalten (Schritt S109). Spezifisch erhält die CPU 201 einen Messwert der elektrischen Waage 1, wenn die Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 bei 1 mm positioniert ist, und einen Messwert des Temperatursensors 62c bzw. 72c des ersten Kraftmotors 62 bzw. des zweiten Kraftmotors 72, der in Schritt S106 die vorbestimmte Prüfkraft erzeugt hat. In der vorliegenden Ausführungsform wird die in Schritt S106 erzeugte Prüfkraft zur Zeit von Schritt S109 ebenfalls weiterhin auf die Probe S aufgebracht. Die CPU 201 dient also als Messungssteuerung. Wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Höhe der Probenkontaktposition an der vorbestimmten Bezugsposition liegt (Schritt S107: Ja), veranlasst die Messungssteuerung die elektrische Waage 1, die auf die Probe S aufgebrachte Prüfkraft zu messen, und veranlasst den Temperatursensor 62c oder den Temperatursensor 72c, die Temperatur des ersten Kraftmotors 62 oder des zweiten Kraftmotors 72 zu detektieren.
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Anschließend wird eine Bestimmung vorgenommen, ob eine sinkende Eigenschaft der magnetischen Dichte gemessen wird (Schritt S110). Spezifisch bestimmt die CPU 201 auf der Grundlage der in Schritt S106 erzeugten vorbestimmten Prüfkraft und des in Schritt S109 erhaltenen Messwerts der elektrischen Waage 1, ob die sinkende Eigenschaft der magnetischen Dichte im Zusammenhang mit Wärmeerzeugung im Magneten innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums gemessen wird. Wenn bestimmt wird, dass die sinkende Eigenschaft der magnetischen Dichte gemessen wird (Schritt S110: Ja), geht die CPU 201 zu Schritt S111 weiter. Indes veranlasst die CPU 201, wenn bestimmt wird, dass die sinkende Eigenschaft der magnetischen Dichte nicht gemessen wird (Schritt S110: Nein), die Anzeige 30, einen Fehler anzuzeigen. Dann geht die CPU 201 zu Schritt S107 weiter, um die Höhe der Probenkontaktposition erneut zu bestätigen. Die sinkende Eigenschaft der magnetischen Dichte wird z. B. in einem Fall nicht gemessen, in dem der Messwert der elektrischen Waage 1 nicht erhalten wird, oder in einem Fall, in dem der Messwert der elektrischen Waage 1 höher als die in Schritt S106 erzeugte vorbestimmte Prüfkraft ist.
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Anschließend wird die Prüfkraft-Korrekturtabelle T erzeugt (Schritt S111). Spezifisch erzeugt die CPU 201 die Prüfkraft-Korrekturtabelle T aus der in Schritt S110 gemessenen sinkenden Eigenschaft der magnetischen Dichte und dem in Schritt S109 erhaltenen Messwert des Temperatursensors 62c oder des Temperatursensors 72c. Ein Beispiel ist unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, wobei die Prüfkraft-Korrekturtabelle T erzeugt wird, wenn die in Schritt S106 erzeugte vorbestimmte Prüfkraft N [kp] ist. Das in 5 gezeigte Beispiel zeigt auf, dass beispielsweise, da die Prüfkraft bei einer Temperatur von 22° um 2% verringert wird, die Prüfkraft für eine verringerte Menge von 2% zusätzlich erzeugt werden muss. Entsprechend kann mit der in Schritt S111 erzeugten Prüfkraft-Korrekturtabelle T, wenn eine vorbestimmte Prüfkraft erzeugt wird, eine Verringerung der verringerten Prüfkraft im Zusammenhang mit der Temperatur des ersten Kraftmotors 62 oder des zweiten Kraftmotors 72, der die vorbestimmte Prüfkraft erzeugt hat, korrigiert werden. Die in Schritt S111 erzeugte Prüfkraft-Korrekturtabelle T wird im Speicher 203 gespeichert. Die CPU 201 dient also als Tabellengenerator, der die Prüfkraft-Korrekturtabelle T auf der Grundlage des Messwerts der Prüfkraft und der detektierten Temperatur unter der Steuerung der Messungssteuerung erzeugt (Schritt S109).
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Anschließend wird eine Bestimmung vorgenommen, ob die Prüfkraft-Korrekturtabelle T für alle gewünschten Prüfkräfte erzeugt wurde (Schritt S112). Spezifisch zeigt der Benutzer auf der Anzeige 30 die in Schritt S111 erzeugte Prüfkraft-Korrekturtabelle T an, um zu bestimmen, ob die Prüfkraft-Korrekturtabelle T für alle gewünschten Prüfkräfte erzeugt wurde. Wenn bestimmt wird, dass die Prüfkraft-Korrekturtabelle T für alle gewünschten Prüfkräfte erzeugt wurde (Schritt S112: Ja), wird der Eindringkörper 4 an eine Ruheposition bewegt (Schritt S113), und der Prozess wird beendet. Indes geht der Prozess, wenn bestimmt wurde, dass die Prüfkraft-Korrekturtabelle T für mindestens eine gewünschte Prüfkraft nicht erzeugt wurde (Schritt S112: Nein), zu Schritt S106 weiter, um eine vorbestimmte Prüfkraft zu erzeugen (Prüfkraft, für die die Prüfkraft-Korrekturtabelle T noch erzeugt werden muss).
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Wie oben beschrieben, hat der Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung (erster Kraftmotor 62, zweiter Kraftmotor 72), den Temperaturdetektor (Temperatursensor 62c, Temperatursensor 72c) und die Prüfkraft-Korrekturvorrichtung (CPU 201). Die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugt die Prüfkraft mittels der elektromagnetischen Kraft, die durch das Zuführen eines Stroms an die im Magnetfeld bereitgestellte Antriebsspule 72b erzeugt wird, und bringt die Prüfkraft auf den Eindringkörper 4 auf, um den Eindringkörper 4 in die Oberfläche der Probe S zu drücken. Der Temperaturdetektor detektiert die Temperatur der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung. Auf der Grundlage der vom Temperaturdetektor detektierten Temperatur korrigiert die Prüfkraft-Korrekturvorrichtung die von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugte Prüfkraft. Gemäß dem Härteprüfer 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Prüfkraft im Zusammenhang mit einer Verringerung der Prüfkraft aufgrund von Wärme, die in der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugt wird, korrigiert werden, sodass eine hochpräzise Prüfkraft erzielt werden kann.
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Des Weiteren hat der Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Prüfkraft-Messvorrichtung (elektrische Waage 1) und den Speicher (Speicher 203). Die Prüfkraft-Messvorrichtung misst die vom Eindringkörper 4 auf die auf der oberen Fläche platzierte Probe S aufgebrachte Prüfkraft. Der Speicher speichert die Prüfkraft-Korrekturtabelle T, die auf der Grundlage der von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugten Prüfkraft, dem von der Prüfkraft-Messvorrichtung gemessenen Messwert der Prüfkraft und der vom Temperaturdetektor detektierten Temperatur erzeugt wird. Die Prüfkraft-Korrekturvorrichtung korrigiert die von der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugte Prüfkraft auf der Grundlage der im Speicher gespeicherten Prüfkraft-Korrekturtabelle T. Gemäß dem Härteprüfer 100 der vorliegenden Ausführungsform kann die Prüfkraft unmittelbar korrigiert werden, sobald die Temperatur der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung detektiert ist, sodass eine hochpräzise Prüfkraft schnell erzielt werden kann.
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Des Weiteren hat der Härteprüfer 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Hebe-/Senkvorrichtung (Hebevorrichtung oder Stufenhebevorrichtung 3), den Eintrittsausmaß-Detektor (Eindringstab-Verschiebungsdetektor 63), die Bestimmungsvorrichtung (CPU 201), die Messungssteuerung (CPU 201) und den Tabellengenerator (CPU 201). Die Hebe-/Senkvorrichtung bewegt die Prüfkraft-Messvorrichtung in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung. Der Eintrittsausmaß-Detektor detektiert das Ausmaß des Eintritts des durch die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung in die Oberfläche der Probe S gedrückten Eindringkörpers 4. Auf der Grundlage des Ausmaßes des Eintritts des Eindringkörpers 4, das vom Eintrittsausmaß-Detektor detektiert wird, nachdem der Eindringkörper 4 durch die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung in die Oberfläche der Probe S gedrückt wird, veranlasst die Bestimmungsvorrichtung die Stufenhebevorrichtung 3, die Höhe der Position anzupassen, an der der Eindringkörper 4 mit der Probe S in Kontakt tritt, und bestimmt, ob die Höhe der Position, an der der Eindringkörper 4 mit der Probe S in Kontakt tritt, an der vorbestimmten Bezugsposition liegt. Wenn die Bestimmungsvorrichtung bestimmt, dass sich die Höhe an der vorbestimmten Bezugsposition befindet, veranlasst die Messungssteuerung die Prüfkraft-Messvorrichtung, die auf die Probe S aufgebrachte Prüfkraft zu messen, und veranlasst den Temperaturdetektor, die Temperatur der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung zu detektieren. Der Tabellengenerator erzeugt die Prüfkraft-Korrekturtabelle T auf der Grundlage des Messwerts der Prüfkraft und der detektierten Temperatur unter der Steuerung der Messungssteuerung. Gemäß dem Härteprüfer 100 der vorliegenden Ausführungsform wird die Prüfkraft-Korrekturtabelle T erzeugt, wenn die Höhe der Position, an der der Eindringkörper 4 mit der Probe S in Kontakt tritt, an der vorbestimmten Bezugsposition liegt, spezifisch wenn der Eindringkörper 4 sich an einer Position befindet, an der die Prüfkraft am effektivsten an die Probe S übertragen wird. Dies minimiert eine Verringerung der Prüfkraft im Zusammenhang mit in der Prüfkraft-Aufbringvorrichtung erzeugter Wärme sowie ein Korrekturausmaß der Prüfkraft.
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Eine konkrete Beschreibung wurde auf der Grundlage einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgenommen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt und kann innerhalb eines Bereichs modifiziert werden, der nicht vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht.
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In der obigen Ausführungsform wird z. B. die Stufenhebevorrichtung 3 automatisch nach oben und nach unten bewegt, um die Höhe der Probenkontaktposition anzupassen (Schritt S105 und S108 in 4). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann die Stufenhebevorrichtung 3 manuell nach oben und nach unten bewegt werden, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die Höhe manuell anzupassen.
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Des Weiteren wird in der obigen Ausführungsform, wenn bei der abgelesenen Kalibrierungsmarkierung an der Waage 51 bestimmt wird, dass sie während der Bestätigung der Höhe der Probenkontaktposition nicht auf 1 mm (Bezugsposition) positioniert ist (Schritt S104 und S107 in 4: Nein), ein Fehler auf der Anzeige 30 angezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Ein Lautsprecher, der in der Lage ist, Klänge auszugeben, kann bereitgestellt werden, um einen Alarmton anstatt des Fehlers auf der Anzeige 30 auszugeben. Alternativ kann der Alarmton zusammen mit dem Fehler auf der Anzeige 30 ausgegeben werden.
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Des Weiteren wird in der obigen Ausführungsform, wenn bei der sinkenden Eigenschaft der magnetischen Dichte bestimmt wird, dass sie nicht in einem vorbestimmten Zeitraum gemessen wird (Schritt S110 in 4: Nein), ein Fehler auf der Anzeige 30 angezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann ein Alarmton statt des Fehlers auf der Anzeige 30 ausgegeben werden, oder ein Alarmton kann zusammen mit dem Fehler auf der Anzeige 30 ausgegeben werden. Zudem geht der Prozess, nachdem der Fehler auf der Anzeige 30 angezeigt wurde, zu Schritt S107 weiter, um die Höhe der Probenkontaktposition erneut zu bestätigen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann der Prozess zu Schritt S106 weitergehen, um eine vorbestimmte Prüfkraft erneut zu erzeugen, oder zu Schritt S103, um erneut eine Annäherung an die Probe S vorzunehmen.
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Des Weiteren sind in der obigen Ausführungsform zwei Kraftmotoren (der erste Kraftmotor 62 und der zweite Kraftmotor 72) als die Prüfkraft-Aufbringvorrichtung bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann nur einer des ersten Kraftmotors 62 oder des zweiten Kraftmotors 72 bereitgestellt sein.
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Des Weiteren wird in der obigen Ausführungsform die Prüfkraft-Korrekturtabelle T in dem in 4 gezeigten Erzeugungsprozess für die Prüfkraft-Korrekturtabelle erzeugt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann auf der Grundlage der sinkenden Eigenschaft der magnetischen Dichte, die statistisch aus einer Mehrzahl von Härteprüfern 100 ermittelt wird, eine allgemeine Prüfkraft-Korrekturtabelle T im Voraus erstellt und im Speicher 203 gespeichert werden.
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Des Weiteren wird in der obigen Ausführungsform die Prüfkraft-Korrekturtabelle T erzeugt und die Prüfkraft unter Bezugnahme auf die Prüfkraft-Korrekturtabelle T korrigiert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt. Beispielsweise kann auf der Grundlage der sinkenden Eigenschaft der magnetischen Dichte, die statistisch aus einer Mehrzahl von Härteprüfern 100 ermittelt wird, eine vorbestimmte Berechnungsformel entwickelt werden, die eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einer Verringerung der Prüfkraft wiedergibt. Die Prüfkraft kann dann auf der Grundlage der entwickelten Berechnungsformel korrigiert werden.
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Zudem können innerhalb eines Bereichs, der nicht vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht, auch angemessene Modifikationen an beschriebenen Strukturen und Betriebsweisen jeder Komponente vorgenommen werden, die den Härteprüfer 100 konfiguriert.
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Es wird angemerkt, dass die vorhergehenden Beispiele lediglich zum Zweck der Erörterung bereitgestellt werden und keinesfalls derart aufzufassen sind, dass sie die vorliegende Erfindung einschränken. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Wörter, die hierin verwendet wurden, beschreibende und darstellende Wörter und keine einschränkenden Wörter sind. Änderungen können im Bereich der angehängten Patentansprüche, wie sie derzeit ausgeführt sind und abgeändert werden, vorgenommen werden, ohne dass der Bereich und der Gedanke der vorliegenden Erfindung gemäß ihren Aspekten verlassen wird. Wenngleich die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben ist, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Merkmale eingeschränkt sein; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktional äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungszwecke, wie beispielsweise jene im Bereich der angehängten Patentansprüche.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und zahlreiche Variationen und Modifikationen können möglich sein, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-043714 [0001]
- JP 4942579 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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