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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der
japanischen Anmeldung Nr. 2015-178032 , eingereicht am Donnerstag, 10. September 2015, unter 35 U.S.C. § 119, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit ausdrücklich aufgenommen ist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Härteprüfgerät.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Härteprüfgerät ist bekannt, dass die Härte eines Musters durch Drücken eines Eindruckkörpers in eine Oberfläche des Musters, um einen Eindruck zu bilden, und Messen der Abmessungen des Eindrucks oder durch Messen einer Presstiefe des Eindruckkörpers, wenn der Eindruck gebildet wurde, misst. In einem derartigen Härteprüfgerät ist vor dem Drücken eines Eindruckkörpers eine Bestätigung erforderlich, ob eine Pressposition (Prüfpunkt des Musters) direkt unter dem Eindruckkörper positioniert ist. Wenn beispielsweise ein Rockwell-Härteprüfgerät oder ein Brinell-Härteprüfgerät verwendet wird, ist ein Verfahren zum optischen Bestätigen bekannt, in dem der Prüfpunkt näher an den Eindruckkörper gebracht wird, während ein Vertikaltisch, der unmittelbar unter einem Pressmechanismus angeordnet ist, angehoben wird. Wenn ein Vickers-Härteprüfgerät verwendet wird, ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt, in dem ein Mikroskop, das eine Eindrucklänge des Prüfgeräts misst, verwendet wird und der Prüfpunkt auf eine vorherbestimmte Position ausgerichtet wird, während die gesamte Oberfläche des Musters inspiziert wird. In dem Verfahren der optischen Bestätigung wird jedoch eine Aufgabe des Näherbringens des Eindruckkörpers an das Muster durchgeführt, während diese schräg anstelle direkt von oben in Bezug auf eine Pressrichtung betrachtet werden. Folglich kann das Verfahren der optischen Bestätigung eine Positionierungsdrift hinsichtlich einer erwarteten Position verursachen und kann zudem Zeit und Bemühungen zwecks Justierungen kosten. Darüber hinaus muss in dem Mikroskop-Bestätigungsverfahren eine ungefähre Prüfposition des Musters zunächst unter Verwendung einer Feldlinse mit geringer Vergrößerung identifiziert werden und dann muss die Prüfposition des Musters durch Wechseln zu einer Feldlinse mit hoher Vergrößerung identifiziert werden, was somit Zeit und Bemühungen für Justierungen kostet. Wenn nur die Feldlinse mit hoher Vergrößerung verwendet wird, ist es darüber hinaus schwierig, die Prüfposition des Musters aufgrund eines schmalen Sichtfelds zu identifizieren.
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Im Gegensatz dazu schlägt das
japanische Patent Nr. 4750314 beispielsweise eine Technologie vor, um einen Prüfpunkt eines Musters in einem Versuch mit Gewissheit zu bestimmen. Ein ringförmiges Beleuchtungsraster wird auf einer Oberfläche des Musters von mehreren Lichtquellen gebildet, die konzentrisch an einer Eindruckkörpersäule installiert sind, und das Muster wird mit Feinjustierungen positioniert, um zu ermöglichen, dass der Prüfpunkt des Musters mit einer Mitte des Beleuchtungsrasters ausgerichtet wird.
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In der im
japanischen Patent Nr. 4750314 beschriebenen Vorrichtung wird der Prüfpunkt des Musters jedoch durch eine optische Einschätzung so justiert, dass er mit der Mitte des Beleuchtungsrasters ausgerichtet ist. Folglich kann die justierte Position noch immer von dem tatsächlichen Prüfpunkt versetzt sein.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Härteprüfgerät bereit, das einen Prüfpunkt einfach justieren und eine tatsächliche Prüfung ohne Drift bei dem justierten Prüfpunkt durchführen kann.
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Um die oben angegebenen Probleme zu lösen, ist ein Gesichtspunkt der Erfindung ein Härteprüfgerät, das einen Eindruck auf einer Oberfläche eines Musters durch Belasten mit einer vorherbestimmten Prüfkraft mit einem Eindruckkörper bildet und eine Härte des Musters unter Verwendung des Eindrucks misst. Das Härteprüfgerät beinhaltet ein Beleuchtungsgerät und eine Steuereinheit. Das Beleuchtungsgerät emittiert Licht auf die Oberfläche des Musters und bildet ein Beleuchtungsraster mit einem Spot (Lichtpunkt). Die Steuereinheit bildet den Eindruck durch Inkontaktbringen des Eindruckkörpers mit dem Muster in einem Zustand, in dem eine senkrechte Linie eines Scheitelpunkts des Eindruckkörpers sich mit dem Prüfpunkt überschneidet, wenn die Position des Spots des von dem Beleuchtungsgerät auf der Oberfläche des Musters gebildeten Beleuchtungsrasters als der Prüfpunkt verwendet wird.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet das Härteprüfgerät einen Musterplatzierungsteil, auf dem das Muster platziert wird, und einen Verschiebungsteil, der den Musterplatzierungsteil in einer horizontalen Richtung verschiebt. Das Beleuchtungsgerät beinhaltet eine einzelne Lichtquelle, die parallel zu dem Eindruckkörper vorgesehen ist, und emittiert Licht im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Richtung. Die Steuereinheit verschiebt den Musterplatzierungsteil in der horizontalen Richtung unter Verwendung des Verschiebungsteils, um zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers an dem Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters positioniert wird.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet der Verschiebungsteil einen XY-Tisch, der die Verschiebung des Musterplatzierungsteils in zwei Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene hin- und herbewegen kann. Das Härteprüfgerät beinhaltet einen Speicher, der relative Positionskoordinaten der Position des Eindruckkörpers und der Position, an der der Spot des Beleuchtungsrasters gebildet wird, speichert. Die Steuereinheit verschiebt den Musterplatzierungsteil unter Verwendung des Verschiebungsteils auf der Basis der in dem Speicher gespeicherten relativen Positionskoordinaten.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet das Härteprüfgerät den Musterplatzierungsteil, auf dem das Muster platziert wird, und den Verschiebungsteil, der den Eindruckkörper in der horizontalen Richtung verschiebt. Das Beleuchtungsgerät beinhaltet die einzelne Lichtquelle, die parallel zu dem Eindruckkörper vorgesehen ist und Licht im Wesentlichen parallel zu der vertikalen Richtung emittiert. Die Steuereinheit verschiebt den Eindruckkörper in der horizontalen Richtung unter Verwendung des Verschiebungsteils, um zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers an dem Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters positioniert wird.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet das Beleuchtungsgerät zwei Lichtquellen, die Licht in sich gegenseitig annähernden Richtungen emittieren. Das Härteprüfgerät ist dazu konfiguriert zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers an dem Spot positioniert wird, an dem das Licht, das von den zwei Lichtquellen emittiert wird, sich schneidet. Die Steuereinheit steuert eine Höhenposition des Musters, um zu ermöglichen, dass der Schnittpunkt des Lichts, das von den zwei Lichtquellen emittiert wird, und die Oberfläche des Musters sich überschneiden.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist das Licht, das von den zwei Lichtquellen emittiert wird, eine Bandform auf.
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In einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet das Beleuchtungsgerät eine Lichtquelle, die Laserlicht emittiert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können Justierungen des Prüfpunkts leicht durchgeführt werden und eine tatsächliche Prüfung kann ohne Drift an dem justierten Prüfpunkt durchgeführt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die erwähnten mehreren Zeichnungen mittels nicht einschränkenden Beispielen beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, wobei in den Zeichnungen gleiche Bezugsziffern überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen ähnliche Teile darstellen und wobei:
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1 ein Gesamtdiagramm eines Härteprüfgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein Blockdiagramm ist, das eine Steuerstruktur des Härteprüfgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
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3 eine schematische Ansicht ist, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 2 darstellt;
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4 eine Verschiebung eines Musters darstellt;
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5 ein Blockdiagramm ist, das eine Steuerstruktur eines Härteprüfgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
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6 eine schematische Ansicht ist, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 5 darstellt;
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7 eine schematische Ansicht ist, die eine Modifikation der Härteprüfgeräte gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform beschreibt;
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8 ein Blockdiagramm ist, das eine Steuerstruktur eines Härteprüfgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
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9 eine schematische Ansicht ist, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 8 darstellt;
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10 eine Konfiguration von relevanten Teilen des Prüfgerätehauptkörpers von 8 darstellt und
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11 eine Modifikation des Härteprüfgeräts gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die hierin gezeigten Einzelheiten sind nur beispielhaft und zum Zwecke der veranschaulichenden Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden in dem Bereitstellungsfall dargestellt, von dem angenommen wird, dass er die nützlichste und am einfachsten zu verstehende Beschreibung der Prinzipien und der konzeptionellen Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter als für das grundlegende Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich zu zeigen, wobei die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen Fachmännern offensichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hierin im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hierin im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 ist ein Gesamtdiagramm eines Härteprüfgeräts gemäß der ersten Ausführungsform. 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuerstruktur des Härteprüfgeräts von 1. 3 ist eine schematische Ansicht, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 2 darstellt.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt, ist ein Härteprüfgerät 100 dazu konfiguriert, einen Härteprüfgerätehauptkörper 10, eine Steuereinheit 17, ein Pult 18 und einen Monitor 19 zu beinhalten. Das Härteprüfgerät 100 ist beispielsweise ein Rockwell-Härteprüfgerät. Darüber hinaus ist in der folgenden Beschreibung eine X-Richtung eine Richtung von links nach rechts, eine Y-Richtung ist eine Richtung von vorne nach hinten und eine Z-Richtung ist eine Richtung von oben nach unten in den 1 und 3. Zudem ist eine X-Y-Ebene eine horizontale Ebene.
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Der Härteprüfgerätehauptkörper 10 ist beispielsweise dazu konfiguriert, eine Lichtquelle (ein Beleuchtungsgerät) 11, die Licht an einem Muster S emittiert, einen XY-Tisch 12 (einen Verschiebungsteil oder eine Verschiebungseinrichtung), der das Muster S in einer horizontalen Richtung verschiebt, einen Vertikaltisch 13, der den XY-Tisch 12 anhebt und absenkt, und eine Eindruckkörpersäule 14 mit einem Eindruckkörper 14a, der einen Eindruck auf dem Muster S bildet, zu beinhalten.
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Die Lichtquelle 11 beinhaltet beispielsweise eine LD (Laserdiode) und erzeugt und emittiert Laserlicht. Die Lichtquelle 11, die parallel zu der Eindruckkörpersäule 14 vorgesehen ist, emittiert Licht in einer Z-Richtung (d. h. der Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Verschiebungsrichtung der Eindruckkörpersäule 14 ist) und emittiert das Licht an dem Muster S, das darunter positioniert ist. Ein spotartiges Beleuchtungsraster wird an einem einzigen Punkt des Musters S, das auf dem XY-Tisch 12 platziert ist, durch die Lichtquelle 11 angezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Position des Spots, der von der Lichtquelle 11 auf der Oberfläche des Musters S gebildet wird, der Prüfpunkt. Des Weiteren wird im Hinblick auf das Erzeugen einer Gerätekonfiguration mit niedrigen Kosten, wie oben beschrieben, die Lichtquelle, die Laserlicht erzeugt, als die Lichtquelle 11 verwendet. Alternativ dazu kann beispielsweise eine Lichtquelle wie ein Halogen oder eine LED (lichtemittierende Diode) verwendet werden.
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Der XY-Tisch 12 ist ein Musterplatzierungsteil (eine Musterplatzierungsplattform) 121, bei dem das Muster S auf der oberen Oberfläche platziert werden kann und der eine bekannte Konfiguration aufweist, die einen ersten Tisch 12a, der in der X-Richtung verschiebbar ist, und einen zweiten Tisch 12b, der in der Y-Richtung verschiebbar ist, beinhaltet. Der XY-Tisch 12 wird als Reaktion auf ein Steuersignal, das von der Steuereinheit 17 ausgegeben wurde, angetrieben und verschiebt das Muster S, das auf dem XY-Tisch 12 platziert ist, gleitend in der X-Y-Richtung. Demzufolge kann das Muster S verschoben werden, um zu ermöglichen, dass der Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters S sich mit einer senkrechten Linie eines Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a überschneidet.
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Der Vertikaltisch 13 wird als Reaktion auf das Steuersignal, das von der Steuereinheit 17 ausgegeben wurde, angetrieben und verschiebt den XY-Tisch 12 in der Z-Richtung.
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Die Eindruckkörpersäule 14 wird zu dem Muster S hin mit einem Lademechanismus verschoben, der als Reaktion auf das Steuersignal, das von der Steuereinheit 17 ausgegeben wurde, angetrieben wird. Der Eindruckkörper 14a, der an einem vorderen Ende der Eindruckkörpersäule 14 vorgesehen ist, wird auf die Oberfläche des Musters S mit einer vorherbestimmten Prüfkraft gedrückt. Demzufolge wird ein Eindruck auf der Oberfläche des Musters S gebildet. Beispiele des verwendeten Eindruckkörpers 14a können einen konischen Diamanten-Eindruckkörper mit einem Spitzenradius von 0,2 mm und einem Spitzenwinkel von 120 Grad; einen Eindruckkörper unter Verwendung einer Stahlkugel von 1/16 Zoll, 1/8 Zoll oder dergleichen und dergleichen beinhalten.
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Die Steuereinheit 17 ist dazu konfiguriert, einen CPU („Central Processing Unit”, Zentralprozessor) 171, einen RAM („Random Access Memory”, Direktzugriffsspeicher) 172 und einen Speicher 173 zu beinhalten. Die Steuereinheit 17 führt eine Arbeitsgangsteuerung der Leistung einer vorherbestimmten Härteprüfung durch Ausführen eines vorherbestimmten Programms, das in dem Speicher 173 gespeichert ist, durch.
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Spezifisch ruft der CPU 171 ein Verarbeitungsprogramm, das in dem Speicher 173 gespeichert ist, ab und öffnet und führt dann das Verarbeitungsprogramm in dem RAM 172 aus. Der CPU 171 führt dann die Gesamtsteuerung des Härteprüfgeräts 100 durch.
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Der RAM 172 öffnet das von dem CPU 171 ausgeführte Verarbeitungsprogramm in einer Programmspeicherregion in dem RAM 172 und speichert in einer Datenspeicherregion eingegebene Daten, Verarbeitungsergebnisse, die während der Ausführung des Verarbeitungsprogramms erzeugt wurden, und dergleichen.
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Der Speicher 173 beinhaltet beispielsweise ein Aufzeichnungsmedium, das ein Programm, Daten und dergleichen speichert. Der Speicher 173 speichert verschiedene Arten von Daten, verschiedene Arten von Verarbeitungsprogrammen und Daten, die durch Ausführen der Programme verarbeitet werden, die dem CPU 171 ermöglichen, die Gesamtsteuerung des Härteprüfgeräts 100 durchzuführen. Relative Positionskoordinaten werden beispielsweise im Voraus im Speicher 173 gespeichert, wobei die relativen Positionskoordinaten zu der Position, an der der Spot des Beleuchtungsrasters auf einer oberen Oberfläche des Musterplatzierungsteils 121 von dem Licht von der Lichtquelle 11 gebildet wird, und der Position, die auf der senkrechten Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a liegt, gehören. Der CPU 171 verschiebt den XY-Tisch 12 auf der Basis der Koordinaten.
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Das Pult 18 ist mit einer Tastatur, einer Maus und dergleichen konfiguriert. Das Pult 18 empfängt einen eingegebenen Arbeitsgang durch einen Benutzer während der Härteprüfung. Wenn das Pult 18 einen vorherbestimmten eingegebenen Arbeitsgang empfängt, der von dem Benutzer durchgeführt wird, wird ein vorherbestimmtes Arbeitsgangsignal, das dem eingegebenen Arbeitsgang entspricht, erzeugt und an die Steuereinheit 17 ausgegeben. Das Pult 18 empfängt beispielsweise einen Arbeitsgang, in dem der Benutzer eine Prüfbedingung eingibt, die zu verwenden ist, wenn die Härteprüfung mit dem Härteprüfgerät 100 ausgeführt wird. Ein Prüfbedingungswert ist ein Wert wie beispielsweise ein Material des Musters S, eine Prüfkraft (N), mit der das Muster S von dem Eindruckkörper 14a belastet wird, oder Positionskoordinaten der Lichtquelle 11 und des Eindruckkörpers 14a.
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Der Monitor 19 ist durch eine Anzeigevorrichtung, wie beispielsweise eine LCD („Liquid Crystal Display”, Flüssigkristallanzeige), konfiguriert. Der Monitor 19 zeigt die Prüfbedingung der Härteprüfung, die in das Pult 18 eingegeben wurde, und Ergebnisse der Härteprüfung und dergleichen an.
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Als Nächstes wird ein Prüfpunktausrichtungsverfahren des Härteprüfgeräts 100 gemäß der vorlegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst platziert der Benutzer das Muster S, das der Härteprüfung unterzogen wird, auf der oberen Oberfläche des XY-Tischs 12 und emittiert Licht an dem Muster S von der Lichtquelle 11. Darüber hinaus wird das spotartige Beleuchtungsmustere des Lichts als ein Index verwendet und Feinjustierungen werden durchgeführt, um zu ermöglichen, dass der gewünschte Prüfpunkt des Musters mit dem Raster übereinstimmt. Demzufolge ist die Position des Spots ein Prüfpunkt P. Wenn der Benutzer eine Anweisung zum Starten der Prüfung gibt, wie in 4 gezeigt, verschiebt die Steuereinheit 17 in diesem Zustand den XY-Tisch 12 auf der Basis der Positionskoordinaten, die in dem Speicher 173 gespeichert sind. Demzufolge überschneidet sich der Prüfpunkt P des Musters S mit der Position einer senkrechten Linie L des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a. Danach bildet die Steuereinheit 17 den Eindruck an dem Prüfpunkt der Oberfläche des Musters S durch Betreiben des Eindruckkörpers 14a und führt eine vorherbestimmte Datenanalyse durch, um die Härte des Musters S zu berechnen.
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Wie oben beschrieben, bildet das Härteprüfgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Eindruck auf der Oberfläche des Musters S durch Belasten mit der vorherbestimmten Prüfkraft mit dem Eindruckkörper 14a und misst die Härte des Musters unter Verwendung des Eindrucks. Das Härteprüfgerät 100 beinhaltet die Lichtquelle 11 und die Steuereinheit 17. Die Lichtquelle 11 emittiert Licht auf die Oberfläche des Musters S und bildet das Beleuchtungsraster mit dem Spot. Die Steuereinheit 17 bildet den Eindruck durch Inkontaktbringen des Eindruckkörpers 14a mit dem Muster S in einem Zustand, in dem der Prüfpunkt sich mit der senkrechten Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a überschneidet, wobei der Prüfpunkt die Position des Spots des Beleuchtungsrasters ist, das von der Lichtquelle 11 auf der Oberfläche des Musters S gebildet wird. Nachdem das spotartige Licht an dem gewünschten Prüfpunkt des Musters S emittiert wurde und der Prüfpunkt bestätigt wurde, kann die Prüfung folglich durch Bilden des Eindrucks an dem bestätigten Prüfpunkt durchgeführt werden, während einfache Justierungen ohne Drift von dem justierten Prüfpunkt vor der Prüfung vorgenommen werden.
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Darüber hinaus beinhaltet das Härteprüfgerät 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Musterplatzierungsteil 121, auf dem das Muster S platziert wird, und den XY-Tisch 12, auf dem der Musterplatzierungsteil 121 in der horizontalen Richtung verschoben wird. Die Lichtquelle 11, die parallel zu dem Eindruckkörper 14a vorgesehen ist, ist eine einzelne Lichtquelle, die Licht emittiert, das im Wesentlichen parallel zu der vertikalen Richtung ist. Die Steuereinheit 17 verschiebt den Musterplatzierungsteil in der horizontalen Richtung unter Verwendung des XY-Tischs 12, um zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a an dem Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters S positioniert wird. Demzufolge kann die Bestätigung des Prüfpunkts aufgrund der Konfiguration, in der die Lichtquelle 11 und der Eindruckkörper 14a sich nicht überschneiden, erleichtert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der XY-Tisch 12 auch dazu in der Lage, eine Verschiebung des Musterplatzierungsteils 121 in zwei Richtungen innerhalb der horizontalen Ebene hin und her zu bewegen, und beinhaltet den Speicher 173, der die relativen Positionskoordinaten der Position des Eindruckkörpers 14a und der Position, an der der Spot des Beleuchtungsrasters gebildet wird, speichert. Die Steuereinheit 17 verschiebt den Musterplatzierungsteil 121 unter Verwendung des XY-Tischs 12 auf der Basis der in dem Speicher 173 gespeicherten relativen Positionskoordinaten. Folglich kann die Prüfung ohne Drift von dem justierten Prüfpunkt vor der Prüfung durchgeführt werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtquelle 11 eine Laserlichtquelle, die Laserlicht emittiert. Folglich kann die Vorrichtung bei geringen Kosten konfiguriert werden.
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Zweite Ausführungsform
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Hierin im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Darüber hinaus werden identische Bezugsziffern für Strukturen verwendet, die denen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind, und ausführliche Beschreibungen dieser werden weggelassen. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerstruktur des Härteprüfgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. 6 ist eine schematische Ansicht, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 5 darstellt.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist ein Härteprüfgerät 200 dazu konfiguriert, einen Prüfgerätehauptkörper 20, eine Steuereinheit 27, das Pult 18 und den Monitor 19 zu beinhalten.
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Anstelle des XY-Tischs 12 der ersten Ausführungsform beinhaltet der Prüfgerätehauptkörper 20 einen Mustertisch 22, der dazu konfiguriert ist, in einer Richtung von links nach rechts in einem Zustand, in dem das Muster S auf dem Mustertisch 22 platziert ist, verschiebbar zu sein. Des Weiteren sind andere Konfigurationen des Prüfgerätehauptkörpers 20 mit dem Prüfgerätehauptkörper 10 der ersten Ausführungsform identisch.
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Der Mustertisch 22 beinhaltet einen Musterplatzierungsteil 22a, auf dem das Muster S platziert wird, und einen Verschiebungstisch 22b, der den Musterplatzierungsteil 22a von unten stützt und den Musterplatzierungsteil 22a in der Richtung von links nach rechts gleitend verschiebt.
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Die Steuereinheit 27 ist dazu konfiguriert, einen CPU 271, einen RAM 272 und einen Speicher 273 zu beinhalten. Grundlegende Konfigurationen und Funktionen des CPU 271, des RAM 272 und des Speichers 273 sind mit denen des CPU 171, des RAM 172 bzw. des Speichers 173 identisch. In dem Speicher 273 der vorliegenden Ausführungsform wird eine relative Entfernung in der X-Richtung im Voraus gespeichert, wobei die relative Entfernung zwischen der Position, an der der Spot des Beleuchtungsrasters von dem Licht von der Lichtquelle 11 auf der oberen Oberfläche des Musterplatzierungsteils 22a gebildet wird, und der Position, durch die die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a verläuft, liegt. Der CPU 271 kann das Muster S in der horizontalen Richtung verschieben, um zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a an dem Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters S durch Antreiben des Verschiebungstischs 22b auf der Basis der relativen Entfernung positioniert wird.
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Als Nächstes wird ein Prüfpunktausrichtungsverfahren des Härteprüfgeräts 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst platziert der Benutzer das Musters S auf der oberen Oberfläche des Musterplatzierungsteils 22a des Mustertischs 22 und führt Feinjustierungen durch, um zu ermöglichen, dass das spotartige Beleuchtungsraster des Lichts mit dem gewünschten Prüfpunkt des Musters S in einem Zustand, in dem das Licht von der Lichtquelle 11 an dem Muster S emittiert wird, ausgerichtet wird. Demzufolge wird die Position des Spots zu dem Prüfpunkt. Wenn der Benutzer die Anweisung zum Starten der Prüfung gibt, verschiebt die Steuereinheit 27 in diesem Zustand durch Verschieben des Verschiebungstischs 22b nur um die in dem Speicher 273 gespeicherte Entfernung den Musterplatzierungsteil 22a und ermöglicht, dass der gewünschte Prüfpunkt des Musters S und der Eindruckkörper 14a einander zugewandt sind. Danach bildet die Steuereinheit 27 den Eindruck an dem Prüfpunkt auf der Oberfläche des Musters S durch Betreiben des Eindruckkörpers 14a und berechnet die Härte des Musters S unter Verwendung der vorherbestimmten Datenanalyse.
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Wie oben beschrieben, ist das Härteprüfgerät 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Mustertisch 22 versehen, der den Musterplatzierungsteil 22a, auf dem das Muster S platziert wird, und den Verschiebungstisch 22b beinhaltet, der eine Verschiebung in einer Richtung innerhalb der horizontalen Ebene in einem Zustand, der den Musterplatzierungsteil 22a von unten stützt, hin- und herbewegen kann. Nach Bestätigung des Prüfpunkts durch Emittieren des Lichts an dem gewünschten Prüfpunkt des Musters S kann folglich der Eindruck genau an dem bestätigten Prüfpunkt gebildet werden.
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Des Weiteren wird in der oben erwähnten zweiten Ausführungsform der Mustertisch 22 beschrieben, um eine Konfiguration beispielhaft darzustellen, in der der Musterplatzierungsteil 22a von dem Verschiebungstisch 22b verschoben wird. Eine Konfiguration kann jedoch möglich sein, in der der Benutzer den Musterplatzierungsteil 22a manuell verschiebt. Obwohl er nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, kann ein derartiger Fall dazu konfiguriert sein, den Musterplatzierungsteil 22a durch einen Tisch zu stützen, der Anschläge an einer linken und einer rechten vorherbestimmten Stelle aufweist, und dem Benutzer zu ermöglichen, den Musterplatzierungsteil 22a beispielsweise über den Tisch gleitend zu verschieben. In dieser Konfiguration platziert der Benutzer zunächst das Muster S auf dem Musterplatzierungsteil 22a, wobei ein erster Anschlag an den Musterplatzierungsteil 22a anstößt. In dem Zustand, in dem Licht von der Lichtquelle 11 an dem Muster S emittiert wird, führt der Benutzer Feinjustierungen durch, um zu ermöglichen, dass das Beleuchtungsraster des Lichts und der gewünschte Prüfpunkt des Musters S ausgerichtet werden. Der Benutzer verschiebt dann den Musterplatzierungsteil 22a gleitend über den Tisch, damit er mit einem zweiten Anschlag in Kontakt ist.
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Darüber hinaus werden die erste und die zweite Ausführungsform, die oben beschrieben sind, beschrieben, um eine Konfiguration beispielhaft darzustellen, in der das Muster S (der XY-Tisch 12 oder der Mustertisch 22) sich innerhalb der horizontalen Ebene verschiebt. In einem Fall, in dem eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Muster S und der Lichtquelle 11 und dem Eindruckkörper 14a geändert werden kann, kann das Muster S (der XY-Tisch 12 oder der Mustertisch 22) jedoch fixiert werden und die Lichtquelle 11 und der Eindruckkörper 14a können dazu konfiguriert sein, sich innerhalb der horizontalen Ebene zu verschieben.
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Bei dieser Konfiguration, wie beispielsweise in 7 gezeigt, beinhaltet der Prüfgerätehauptkörper 20A einen Musterplatzierungsteil 28, an dem das Muster S platziert wird, und ein Drehkreuz (einen Verschiebungsteil oder eine Verschiebungseinrichtung) 29, das den Eindruckkörper 14a in der horizontalen Richtung verschiebt. Darüber hinaus beinhaltet das Drehkreuz 29 auch die einzelne Lichtquelle 11, die parallel zu dem Eindruckkörper 14a vorgesehen ist, und emittiert Licht im Wesentlichen oder im Allgemeinen parallel zu der vertikalen Richtung. Nach Bestätigen des Prüfpunkts durch Emittieren des spotartigen Lichts von der Lichtquelle 11 an der Oberfläche des Musters S verschiebt die Steuereinheit 27 den Eindruckkörper 14a in der horizontalen Richtung durch Drehen des Drehkreuzes 29, um zu ermöglichen, dass die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a an dem Prüfpunkt positioniert wird.
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Dritte Ausführungsform
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Hierin im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Darüber hinaus werden identische Bezugsziffern für Strukturen verwendet, die denen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind, und ausführliche Beschreibungen dieser werden weggelassen. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine Steuerstruktur des Härteprüfgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. 9 ist eine schematische Ansicht, die einen Prüfgerätehauptkörper des Härteprüfgeräts von 8 darstellt. 10 stellt eine Konfiguration von relevanten Teilen des Prüfgerätehauptkörpers gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar.
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Wie in den 8 und 9 gezeigt, ist ein Härteprüfgerät 300 dazu konfiguriert, einen Prüfgerätehauptkörper 30, eine Steuereinheit 37, das Pult 18 und den Monitor 19 zu beinhalten.
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Der Prüfgerätehauptkörper 30 ist beispielsweise dazu konfiguriert, zwei Lichtquellen (Beleuchtungsgeräte) 31 und 32, die Licht an dem Muster S emittieren, einen Mustertisch 33, an dem das Muster S platziert wird, einen Vertikaltisch 34, der den Mustertisch 33 anhebt und absenkt, und die Eindruckkörpersäule 14 mit dem Eindruckkörper 14a, der den Eindruck auf dem Muster S bildet, zu beinhalten.
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Die zwei Lichtquellen 31 und 32 beinhalten beispielsweise LD und dergleichen und erzeugen und emittieren Laserlicht. Wie in 10 gezeigt, sind die zwei Lichtquellen 31 und 32 so installiert, dass untere Enden der Lichtquellen in sich gegenseitig annähernden Richtungen geneigt sind. Das Licht, das von den zwei Lichtquellen 31 und 32 emittiert wird, breitet sich in sich gegenseitig annähernden Richtungen aus und ist so definiert, dass es sich mit der senkrechten Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a (direkt unter dem Eindruckkörper 14a) schneidet.
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Der Mustertisch 33 ist ein Tisch, der auf der horizontalen Ebene ausgebildet ist, an der das Muster S auf der oberen Oberfläche platziert wird, und wird von dem Vertikaltisch 34 gestützt.
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Der Vertikaltisch 34 wird als Reaktion auf das Steuersignal, das von der Steuereinheit 37 ausgegeben wurde, angetrieben und verschiebt den Mustertisch 33 in der Z-Richtung. Der Vertikaltisch 34 justiert eine Höhe des Mustertischs 33, um zu ermöglichen, dass der Schnittpunkt des Lichts, das von den zwei Lichtquellen 31 und 32 emittiert wird, auf der Oberfläche des Musters S positioniert wird. Demzufolge wird das spotartige Beleuchtungsraster auf einem Punkt des Musters S, das auf dem Mustertisch 33 platziert ist, angezeigt.
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Die Steuereinheit 37 ist dazu konfiguriert, einen CPU 371, einen RAM 372 und einen Speicher 373 zu beinhalten. Grundlegende Konfigurationen und Funktionen des CPU 371, des RAM 372 und des Speichers 373 sind denen des CPU 171, des RAM 172 bzw. des Speichers 173 ähnlich. Die Höhe der Oberfläche des Musters S (Dicke des Musters S) wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Voraus vor der Prüfung in dem Speicher 373 gespeichert. Der CPU 371 justiert auf der Basis dieser Höhe die Höhe des Vertikaltischs 34 und zeigt das spotartige Beleuchtungsraster auf der Oberfläche des Musters S an.
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Als Nächstes wird eine Ausrichtung des Prüfpunkts des Härteprüfgeräts 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Zunächst platziert der Benutzer das Muster S auf der oberen Oberfläche des Mustertischs 33. Als Nächstes emittiert die Steuereinheit 37 mit der Anweisung des Benutzers Licht an dem Muster S von den zwei Lichtquellen 31 und 32. Die Steuereinheit 37 verschiebt den Mustertisch 33 in der Z-Richtung unter Verwendung des Vertikaltischs 34 und zeigt das spotartige Beleuchtungsraster an einem einzigen Punkt des Musters S, das auf dem Mustertisch 33 platziert ist, an. In diesem Zustand führt der Benutzer Feinjustierungen durch, um zu ermöglichen, dass das Beleuchtungsraster des Lichts und der gewünschte Prüfpunkt des Musters S ausgerichtet werden. Danach bildet die Steuereinheit 37 mit der Anweisung des Benutzers den Eindruck an dem Prüfpunkt der Oberfläche des Musters S durch Betreiben des Eindruckkörpers 14a. Die Steuereinheit 37 berechnet die Härte des Musters S unter Verwendung der vorherbestimmten Datenanalyse.
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Gemäß der wie oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Härteprüfgerät 300 die zwei Lichtquellen 31 und 32, die Licht in sich gegenseitig annähernden Richtungen emittieren. Das Härteprüfgerät 300 ist dazu konfiguriert, die senkrechte Linie des Scheitelpunkts des Eindruckkörpers 14a an dem Spot zu positionieren, an dem das Licht, das von den zwei Lichtquellen 31 und 32 emittiert wird, sich schneidet. Die Steuereinheit 37 steuert die Höhenposition des Musters S, um zu ermöglichen, dass der Schnittpunkt des Lichts, das von den zwei Lichtquellen 31 und 32 emittiert wird, sich mit dem Prüfpunkt überschneidet. Nach Bestätigen des Prüfpunkts durch Emittieren des spotartigen Lichts an dem gewünschten Prüfpunkt des Musters S kann folglich der Eindruck an dem bestätigten Prüfpunkt gebildet werden. Folglich kann die Prüfung mit einfachen Justierungen ohne Drift von dem justierten Prüfpunkt vor der Prüfung durchgeführt werden.
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Die oben beschriebene dritte Ausführungsform wird beschrieben, um eine Konfiguration des Emittierens von linienförmigem Licht von den zwei Lichtquellen 31 und 32 beispielhaft darzustellen. Wie in 11 gezeigt, ist jedoch eine Konfiguration möglich, in der ein bandförmiges Laserlicht von den zwei Lichtquellen 31 und 32 emittiert wird. Mit dieser Konfiguration wird die Höhenbeschränkung gelockert und die Lichtlinien schneiden sich an einem Abschnitt mit einer bestimmten Breite in der Höhenrichtung, wobei der Schnittpunkt (Spot) als der Prüfpunkt definiert werden kann.
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Darüber hinaus wird in der ersten bis dritten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, ein Rockwell-Härteprüfgerät als beispielhaft beschrieben. Es kann jedoch stattdessen beispielsweise ein Vickers-Härteprüfgerät als ein Härteprüfgerät verwendet werden, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
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Sofern nichts anderes angegeben ist, versteht sich für alle Zahlen, die Mengen von Bestandteilen und dergleichen ausdrücken, die in der Spezifikation und den Ansprüchen verwendet werden, als in allen Fällen durch den Begriff „etwa” modifiziert. Die Begriffe „allgemein” und „ungefähr”, wie hierin verwendet, verstehen sich als eine Annäherung, die Variationen berücksichtigt, während noch immer die Wirksamkeit der Erfindung bewahrt wird. Sofern nicht das Gegenteil angegeben ist, sind die numerischen und geometrischen Parameter und Beziehungen, die in der vorliegenden Spezifikation und den angefügten Ansprüchen dargelegt sind, demzufolge Annäherungen, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden sollen, variieren können. Allermindestens und nicht als ein Versuch, die Anwendung des Lehrsatzes von Äquivalenten auf den Schutzumfang der Ansprüche zu beschränken, sollte jeder numerische und geometrische Parameter und jede numerische und geometrische Beziehung in Anbetracht der Zahl von signifikanten Ziffern und gewöhnlichen Rundungsansätzen ausgelegt werden.
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Es wird angemerkt, dass die vorstehenden Beispiele lediglich zum Zwecke der Erläuterung bereitgestellt werden und auf keinerlei Weise als die vorliegende Erfindung einschränkend ausgelegt sind. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Wörter, die hierin verwendet wurden, beschreibende und veranschaulichende Wörter und nicht einschränkende Wörter sind. Änderungen können innerhalb des Geltungsbereichs der angefügten Ansprüche, wie gegenwärtig angegeben und wie geändert, vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang und Sinn der vorliegenden Erfindung in ihren Gesichtspunkten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; die vorliegende Erfindung erstreckt sich vielmehr auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche sind.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Variationen und Modifikationen können möglich sein, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015-178032 [0001]
- JP 4750314 [0004, 0005]
