JP2000146793A - Hardness testing machine - Google Patents

Hardness testing machine

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JP2000146793A
JP2000146793A JP10316332A JP31633298A JP2000146793A JP 2000146793 A JP2000146793 A JP 2000146793A JP 10316332 A JP10316332 A JP 10316332A JP 31633298 A JP31633298 A JP 31633298A JP 2000146793 A JP2000146793 A JP 2000146793A
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浩孝 林
Takayuki Yamada
貴幸 山田
Takeaki Iida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness testing machine by which a hollow can be formed in a proper size. SOLUTION: In this hardness testing machine, a hollow formed by applying a prescribed testing force to the surface of a sample through an indenter is observed via an optical system including an optical microscope having two objective lenses, and the hardness of the sample is found on the basis of its size. In the hardness testing machine, an up-key and a down-key, at an operator panel 50, which input a hardness estimated value are provided. In addition, a ROM 23 in which testing-force data as data on a testing force and data on a hollow decided for every objective lens as data on the size of a hollow in a range suitable for observing the performance of the optical system are stored is provided. In addition, a CPU 21 in which the size of a hollow capable of being formed actually on the sample is computed on the basis of the estimated value and the testing force, in which the size of the hollow obtained by this computation is compared with the hollow data and which sets a proper testing force and proper objective lenses is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面に対して
所定の試験力を圧子によって加えて形成されるくぼみ
を、光学顕微鏡を含む光学システムを介して観察し、そ
の大きさから前記試料の硬さを求める硬さ試験機に関す
る。
The present invention relates to a method for observing a recess formed by applying a predetermined test force to a sample surface by an indenter through an optical system including an optical microscope, and determining the size of the sample from the size thereof. The present invention relates to a hardness tester for determining hardness.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧子によって試験力をかけて形成される
くぼみの大きさから、試料の硬さを測定する硬さ試験機
には、くぼみを観察するための光学顕微鏡が備えられて
いる。この光学顕微鏡の測定範囲は、主に対物レンズの
倍率から限定され、たとえば、10倍の対物レンズで観
察した場合、観察できる範囲の最大長さは500μm程
度である。さらに、近年増加しているTVモニタ付きの
タイプでは、10倍の対物レンズでも200μm程度の
範囲内の測定となる。上記硬さ試験機によって硬さを測
定する場合、試験者はステージに試料をセットし、任意
に試験力を決めて圧子によるくぼみ付けを行い、形成さ
れたくぼみを観察し、大きさの測定をするが、一般的
に、くぼみの大きさが、上記のような測定可能な範囲の
2分の1から3分の2程度であれば、測定しやすく、誤
差も生じにくい。
2. Description of the Related Art A hardness tester for measuring the hardness of a sample based on the size of a depression formed by applying a test force by an indenter is provided with an optical microscope for observing the depression. The measurement range of this optical microscope is mainly limited by the magnification of the objective lens. For example, when observation is performed with a 10 × objective lens, the maximum length of the observable range is about 500 μm. Further, in the case of a type with a TV monitor, which has been increasing in recent years, the measurement is performed within a range of about 200 μm even with a 10 × objective lens. When measuring hardness with the hardness tester, the tester sets the sample on the stage, determines the test force arbitrarily, performs indentation with an indenter, observes the formed indentations, and measures the size. However, in general, if the size of the depression is about one-half to two-thirds of the measurable range as described above, measurement is easy and an error hardly occurs.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、試料の
硬さに比較して試験力が大き過ぎる場合、光学系の測定
範囲より大きいくぼみが形成されてしまうことがある。
このようなときは、試験力を変更して再度くぼみ付けを
行わなければならず、その分、時間と手間を要してい
た。逆に、試験対象となる試料の硬度に対して、試験力
が小さ過ぎる場合には、形成されるくぼみが小さくな
り、正確な観察および測定ができにくくなり、誤差が生
じる可能性があった。
However, if the test force is too large compared to the hardness of the sample, a depression larger than the measurement range of the optical system may be formed.
In such a case, it is necessary to change the test force and perform the hollow again, which requires time and labor. Conversely, if the test force is too small with respect to the hardness of the sample to be tested, the pits formed will be small, making accurate observation and measurement difficult, and possibly causing errors.

【0004】上記課題に鑑み、本発明は、硬さ試験機に
備えられている光学系の性能から限定される測定範囲内
において、適切な大きさでくぼみを形成することが可能
であって、迅速に、かつ正確に測定できる、硬さ試験機
を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention is capable of forming a recess of an appropriate size within a measurement range limited by the performance of an optical system provided in a hardness tester, It is an object of the present invention to provide a hardness tester that can measure quickly and accurately.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべ
く、請求項1に記載の発明は、試料表面に対して所定の
試験力を圧子によって加えることにより形成されるくぼ
みを、光学顕微鏡を含む光学システムを介して観察し、
そのくぼみの大きさから前記試料の硬さを求める硬さ試
験機において、前記試料の硬さの予想値を入力する予想
値入力手段と、前記予想値入力手段により入力された前
記予想値に基づいて、前記光学システムの性能上観察に
適した範囲の大きさのくぼみが形成されるように、前記
試験力を設定する、設定手段と、前記設定手段により設
定された試験力で、前記圧子が試料を押圧するよう、試
験力を制御する試験力制御手段とを、備えることを特徴
とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to the first aspect is directed to an optical microscope in which a depression formed by applying a predetermined test force to a sample surface by an indenter is used. Observed through the optical system including
In a hardness tester for obtaining the hardness of the sample from the size of the recess, an expected value input means for inputting an expected value of the hardness of the sample, and based on the expected value input by the expected value input means. Setting means for setting the test force such that a recess having a size suitable for observation in terms of performance of the optical system is formed; and Test force control means for controlling the test force so as to press the sample.

【0006】測定対象となる試料については、余程未知
の材料でないかぎり、試験者は硬さを予想できるもので
あり、本発明は、この点について利用したものである。
すなわち、請求項1に記載の発明によれば、予想値入力
手段によって、試験者が予想する試料の硬さの値を入力
する。これを受けて、設定手段によって、光学システム
の性能上観察に適した範囲の大きさのくぼみが形成され
るように、試験力が設定され、試験中は、試験力制御手
段によって、その設定した試験力で圧子が試料を押圧す
るよう、試験力が制御される。したがって、この硬さ試
験機において、試験を行う場合、光学システムの性能上
観察に適した大きさのくぼみを形成されるので、光学系
の有する測定範囲を超えて大き過ぎるくぼみが形成され
くぼみ付けをやり直すことになったり、小さ過ぎるくぼ
みが形成されて測定誤差が大きくなってしまったりとい
った事態が起きにくくなるので、迅速に、かつ正確に測
定できる。
The tester can predict the hardness of the sample to be measured, unless the material is very unknown, and the present invention utilizes this point.
That is, according to the first aspect of the present invention, the value of the hardness of the sample expected by the tester is input by the expected value input means. In response to this, the test force is set by the setting means so that a recess having a size in a range suitable for observation in terms of the performance of the optical system is formed, and during the test, the test force is set by the test force control means. The test force is controlled such that the indenter presses the sample with the test force. Therefore, when a test is performed with this hardness tester, a depression having a size suitable for observation due to the performance of the optical system is formed, and a depression that is too large beyond the measurement range of the optical system is formed. And the measurement error becomes large because a dent that is too small is formed, so that measurement can be performed quickly and accurately.

【0007】ここで、「光学システムの性能上観察に適
した範囲」とは、たとえば、対物レンズの倍率から決ま
る測定可能な範囲の2分の1〜3分の2程度の大きさで
あること、等であるが、これに限定されず、硬さ試験機
における試料の観察に関わる光学システムの性能を総合
的に鑑みて、適切であると判断される大きさである。ま
た、予想値入力手段は操作パネル等に設けられているも
ので、たとえば、操作することで数字を連続的に変更す
ることができるアップ/ダウンキーや、数字を直接入力
できるテンキーなどが挙げられる。
Here, the "range suitable for observation in terms of the performance of the optical system" is, for example, about 1/2 to 2/2 of the measurable range determined by the magnification of the objective lens. However, the size is not limited to this, and is determined to be appropriate in view of the performance of the optical system related to the observation of the sample in the hardness tester comprehensively. The expected value input means is provided on an operation panel or the like, and includes, for example, an up / down key capable of continuously changing a number by operating, and a numeric keypad capable of directly inputting a number. .

【0008】請求項2に記載の発明は、試料表面に対
し、一定の範囲内で設定可能な所定の試験力を、圧子に
よって加えることにより形成されるくぼみを、複数の対
物レンズを有する光学顕微鏡を含む光学システムを介し
て観察し、そのくぼみの大きさから前記試料の硬さを求
める硬さ試験機において、前記試料の硬さの予想値を入
力する予想値入力手段と、設定可能な試験力の値のデー
タである試験力データと、前記光学システムの性能上観
察に適した範囲のくぼみの大きさのデータとして、前記
複数の対物レンズごとに定められているくぼみデータと
を記憶する記憶手段と、前記予想値入力手段により入力
された前記予想値と前記記憶手段に記憶された試験力デ
ータとに基づいて、前記試験力の値ごとに試料に形成さ
れ得るくぼみの大きさを演算し、該演算により得られた
くぼみの大きさを、前記くぼみデータと比較し、該比較
結果に基づいて、適切な試験力と対物レンズとを設定す
る設定手段と、前記設定手段により設定された試験力
で、前記圧子が試料を押圧するよう、試験力を制御する
試験力制御手段と、前記設定手段により設定された対物
レンズを用いて前記観察が行われるよう、この対物レン
ズを駆動する対物レンズ駆動手段と、を備えることを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical microscope having a plurality of objective lenses, wherein a depression formed by applying a predetermined test force which can be set within a certain range to a sample surface by an indenter is provided. In a hardness tester for observing through an optical system including, and obtaining the hardness of the sample from the size of the depression, an expected value input means for inputting an expected value of the hardness of the sample, and a configurable test A memory for storing test force data as force value data and dent data defined for each of the plurality of objective lenses as dent size data in a range suitable for observation in terms of performance of the optical system. Means, and a size of a recess that can be formed in the sample for each value of the test force based on the expected value input by the expected value input means and the test force data stored in the storage means. Is calculated, and the size of the depression obtained by the calculation is compared with the depression data, and based on the comparison result, setting means for setting an appropriate test force and an objective lens, and setting by the setting means With the set test force, the objective lens is driven so that the indenter presses the sample so that the observation is performed using a test force control unit that controls a test force and an objective lens set by the setting unit. And an objective lens driving means.

【0009】請求項2に記載の発明によれば、予想値入
力手段によって試験者が予想する試料の硬さの値を入力
する。これを受けて、設定手段によって、試験力データ
と予想値から試料に実際に形成され得るくぼみの大きさ
が、試験力として加え得る値ごとに演算により求めら
れ、次に、この演算により求めたくぼみの大きさと、光
学システムの性能上観察に適した範囲のくぼみの大きさ
のデータであって、前記複数の対物レンズごとに定めら
れている、くぼみデータが比較され、この比較結果に基
づいて、適切な試験力と対物レンズが設定される。試験
中は、試験力制御手段によってその設定した試験力で圧
子が試料を押圧するよう、試験力が制御されて、光学シ
ステムの性能上観察に適した大きさのくぼみが形成さ
れ、観察時には、設定手段で設定された対物レンズが、
対物レンズ駆動手段によって駆動され、この対物レンズ
を用いて観察できるようになる。したがって、この硬さ
試験機において、試験を行う場合、対物レンズの倍率も
考慮して光学システムの性能上適切である大きさのくぼ
みが形成されるので、光学系の有する測定範囲を超えて
大き過ぎるくぼみが形成されくぼみ付けをやり直すこと
になったり、小さ過ぎるくぼみが形成されて測定誤差が
大きくなってしまったりといった事態が起きにくくなる
ので、迅速に、かつ正確に測定できる。
According to the second aspect of the present invention, the value of the hardness of the sample expected by the tester is input by the expected value input means. In response to this, the setting means calculates the size of the pit that can be actually formed in the sample from the test force data and the expected value for each value that can be applied as the test force, and then calculates the size by this calculation. The size of the dent and the data of the size of the dent in a range suitable for observation on the performance of the optical system, and the dent data determined for each of the plurality of objective lenses are compared, and based on the comparison result, The appropriate test force and objective lens are set. During the test, the test force is controlled such that the indenter presses the sample with the test force set by the test force control means, and a recess having a size suitable for observation in terms of the performance of the optical system is formed. The objective lens set by the setting means
It is driven by the objective lens driving means, and can be observed using this objective lens. Therefore, when a test is performed with this hardness tester, a depression having a size appropriate for the performance of the optical system is formed in consideration of the magnification of the objective lens, so that the size exceeds the measurement range of the optical system. It is less likely that a too large depression is formed and redoing is performed again, and that a too small depression is formed and a measurement error becomes large, so that measurement can be performed quickly and accurately.

【0010】ここで、予想値入力手段、あるいは「光学
システムの性能上観察に適した範囲の大きさ」は請求項
1同様である。
Here, the expected value input means or "the size of the range suitable for observation in terms of the performance of the optical system" is the same as in claim 1.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の硬さ試
験機の一例としてのビッカース試験機を示したものであ
る。ビッカース試験機1は、四角錐のダイヤモンド圧子
によって、試料の表面を、設定した所定の試験力で押し
つけ、形成されたくぼみ(圧痕)の大きさから、試料の
硬さを求める試験を行うもので、本体10、TVモニタ
30、および操作パネル50とから構成され、TVモニ
タ30はケーブル31によってTVカメラ12に接続さ
れ、操作パネル50はケーブル51によって本体1に接
続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a Vickers tester as an example of the hardness tester of the present invention. The Vickers testing machine 1 performs a test in which the surface of a sample is pressed with a predetermined test force by a square pyramid diamond indenter, and the hardness of the sample is determined from the size of the formed depression (indentation). , A main body 10, a TV monitor 30, and an operation panel 50. The TV monitor 30 is connected to the TV camera 12 by a cable 31, and the operation panel 50 is connected to the main body 1 by a cable 51.

【0012】本体10は、試料ステージ11、TVカメ
ラ12、ハロゲンランプ13等を備える。試料ステージ
11は、試料が載置されるもので、水平面内でXY方向
に調節できるようになっている。前記ハロゲンランプ1
3は、くぼみの観察時に、試料に対して光りを照射する
もので、後述するCPU21の制御の元、光量調節部2
6(図2参照)によって、光量の調節が行われるように
なっている。
The main body 10 includes a sample stage 11, a TV camera 12, a halogen lamp 13, and the like. The sample stage 11, on which a sample is placed, can be adjusted in XY directions in a horizontal plane. The halogen lamp 1
Reference numeral 3 denotes a light source for irradiating the sample with light when observing the hollow.
6 (see FIG. 2), the light amount is adjusted.

【0013】また、試料ステージ11に対向する位置
に、四角錐のダイヤモンド圧子(図示せず)が設けられ
ている。このダイヤモンド圧子は、上下方向に可動に構
成され、CPU21が設定した試験力、あるいは試験者
が試験力設定ノブ14で設定した試験力で、試験力制御
機構27の制御の元、対向する位置に載置されている、
試料表面を押して、くぼみを形成するものである。試料
に加えることができる試験力は、一定の範囲内であっ
て、たとえば、9.807N〜490.3N(1kgf
〜50kgf)の範囲であったり、あるいは、1.96
1N〜196.1N(0.2kgf〜20kgf)の範
囲である。
Further, a quadrangular pyramid diamond indenter (not shown) is provided at a position facing the sample stage 11. This diamond indenter is configured to be movable in the up-down direction, and is positioned at an opposing position under the control of the test force control mechanism 27 with the test force set by the CPU 21 or the test force set by the tester with the test force setting knob 14. Is placed,
The depression is formed by pressing the sample surface. The test force that can be applied to the sample is within a certain range, for example, from 9.807 N to 490.3 N (1 kgf
5050 kgf), or 1.96 kgf).
The range is 1N to 196.1N (0.2 kgf to 20 kgf).

【0014】さらに、本体10は、試料ステージ11上
の載置された試料を観察するための光学顕微鏡(図示せ
ず)を内蔵している。この光学顕微鏡は、10倍の接眼
レンズと、10倍および20倍の2つの対物レンズを備
えた、デジタルタイプの顕微鏡である。2つの対物レン
ズは、後述する対物レンズ駆動機構25によって自動的
に切り換えられるようになっている。光学顕微鏡で拡大
された試料表面の画像は、TVカメラ12によって撮影
され、ケーブル51を介してTVモニタ30に表示され
るようになっている。
Further, the main body 10 incorporates an optical microscope (not shown) for observing the sample placed on the sample stage 11. This optical microscope is a digital type microscope equipped with a 10 × eyepiece and two 10 × and 20 × objective lenses. The two objective lenses are automatically switched by an objective lens driving mechanism 25 described later. The image of the sample surface enlarged by the optical microscope is photographed by the TV camera 12 and displayed on the TV monitor 30 via the cable 51.

【0015】操作パネル50は、試験者が測定時に指令
を行い、また、試験中の各種情報を表示するもので、L
CD(liquid crystal display)画面を有し、該画面に
表示されている各種スイッチで操作するタッチパネル方
式のものである。
The operation panel 50 is used by the tester to issue a command at the time of measurement and displays various information during the test.
The touch panel type has a CD (liquid crystal display) screen and is operated by various switches displayed on the screen.

【0016】この操作パネル50には、図3に示すよう
に、アップキー51、ダウンキー52が設けられ、試験
者は、この2つのキーを操作することによって、予め、
試料の硬さの予想される値(予想値)を入力できるよう
になっていて、その値は、たとえば、図3のような状態
で、硬さ値表示部53に表示されるようになっている。
これらアップキー51、ダウンキー52が、本発明の予
想値入力手段となる。試験者がスタートスイッチ54に
触れると試験が開始し、試験が終了し硬さの値が算出さ
れると、硬さ値表示部53に、予想値とは異なる表示方
法で、たとえば、図4に示すような状態で、表示される
ようになっている。その他、操作パネル50には、くぼ
みの大きさを表示するくぼみ値表示部55、試験力表示
部56、試験力保持時間表示部57などが、設けられて
いる。
As shown in FIG. 3, the operation panel 50 is provided with an up key 51 and a down key 52, and the tester operates the two keys in advance to operate the two keys.
An expected value (expected value) of the hardness of the sample can be input, and the value is displayed on the hardness value display section 53 in a state as shown in FIG. 3, for example. I have.
The up key 51 and the down key 52 serve as expected value input means of the present invention. When the tester touches the start switch 54, the test starts, and when the test is completed and the hardness value is calculated, the hardness value display unit 53 displays a value different from the expected value on the hardness value display unit 53, for example, as shown in FIG. It is displayed in the state as shown. In addition, the operation panel 50 is provided with a depression value display section 55 for displaying the size of the depression, a test force display section 56, a test force holding time display section 57, and the like.

【0017】本体10は、図2に示すように、ビッカー
ス試験機1の動作を制御する制御システム20を内蔵し
ている。制御システム20は、CPU(central proces
sing unit)21、I/Oポート22、ROM(read on
ly memory)23、RAM(ramdom access memory)2
4等から構成されている。CPU21は、ROM23に
格納されているプログラムやデータにしたがって、RA
M24をメモリ領域として利用しながら、I/Oポート
22を介して、この試験機1の各部のドライバを制御す
るものである。このROM23(記憶手段)には、前述
の一定の範囲内において試験力として取り得る値のデー
タである試験力データが記憶されている。また、前記光
学顕微鏡を含めた光学システム全体の性能上観察に適し
た範囲のくぼみの大きさのデータである、くぼみデータ
も、2つの対物レンズごとに、記憶されている。
The main body 10 has a built-in control system 20 for controlling the operation of the Vickers tester 1 as shown in FIG. The control system 20 includes a CPU (central process).
sing unit) 21, I / O port 22, ROM (read on)
ly memory) 23, RAM (ramdom access memory) 2
4 and so on. The CPU 21 executes RA processing according to programs and data stored in the ROM 23.
The driver of each section of the tester 1 is controlled via the I / O port 22 while using the M24 as a memory area. The ROM 23 (storage means) stores test force data that is data of a value that can be taken as a test force within the above-described predetermined range. Further, depression data, which is data of the size of the depression in a range suitable for observation in view of the performance of the entire optical system including the optical microscope, is also stored for each of the two objective lenses.

【0018】CPU21は、操作パネル50から硬さの
予想値がアップキー51、ダウンキー52によって入力
されると、その硬さに応じて、適正な試験力と対物レン
ズを設定するもので、すなわち、CPU21が本発明の
設定手段となっている。
When an expected value of hardness is input from the operation panel 50 by the up key 51 and the down key 52, the CPU 21 sets an appropriate test force and an objective lens according to the hardness, that is, , CPU 21 are setting means of the present invention.

【0019】以下、試験力と対物レンズを設定する手順
について述べる。アップキー51あるいはダウンキー5
2によって試料の硬さの予想値が入力されると、CPU
21は、この予想値とROM23内の試験力データか
ら、この試料に形成され得るくぼみの大きさを、試験力
として取り得る試験力の値ごとに演算により求める。こ
の演算により得られた試験力ごとのくぼみの大きさを、
前述の対物レンズごとのくぼみデータと比較し、くぼみ
データと重複するくぼみの大きさとなるときの試験力
を、測定における試験力として設定する。また、この重
複するくぼみデータを有する対物レンズを、観察用の対
物レンズとして設定する。たとえば、CPU21が演算
により求めた、ある試験力(a(N))のときのくぼみ
の大きさと、10倍の対物レンズにおけるくぼみデータ
の値が、重複する場合は、試験力としてa(N)が設定
され、対物レンズとして10倍のものが設定されるので
ある。
The procedure for setting the test force and the objective lens will be described below. Up key 51 or Down key 5
When the expected value of the hardness of the sample is input by the
From the predicted value and the test force data stored in the ROM 23, the size of the pit that can be formed in the sample is calculated for each test force value that can be taken as the test force. The size of the depression for each test force obtained by this calculation is
The test force at the time when the size of the recess overlapping with the recess data is compared with the above-described recess data for each objective lens is set as the test force in the measurement. Also, the objective lens having the overlapping depression data is set as an observation objective lens. For example, if the size of the depression at a certain test force (a (N)) calculated by the CPU 21 and the value of the depression data in the 10 × objective lens overlap, a (N) is used as the test force. Is set, and a 10 × objective lens is set.

【0020】試料の硬さによっては、くぼみデータと、
CPU21の演算により求めたくぼみの大きさの範囲が
かなり重複する場合、つまり、設定できる試験力が複数
あったり、あるいは、両方の対物レンズが設定可能な場
合もあるが、これらの場合については、適宜、最終的に
試験力や対物レンズが設定されるようルールを定めてお
く。たとえば、複数の試験力が選択可能な場合には、よ
り大きなくぼみが形成されるように、大きな試験力を選
択するといったことや、どちらの対物レンズでもいい場
合には、10倍のレンズを優先する等、定めておく。
Depending on the hardness of the sample, the indentation data and
In the case where the ranges of the sizes of the depressions obtained by the calculation of the CPU 21 considerably overlap, that is, there are a plurality of test forces that can be set, or there are cases where both objective lenses can be set, Rules are appropriately set so that the test force and the objective lens are finally set as appropriate. For example, if multiple test forces can be selected, select a large test force so that a larger depression is formed. If either objective lens is acceptable, give priority to a 10x lens. Etc.

【0021】そして、試験中は、CPU21の制御の下
で、上記のように設定した試験力で試料を押圧するよ
う、試験力制御機構(試験力制御手段)27によってダ
イヤモンド圧子が制御され、測定後は、対物レンズ駆動
機構(対物レンズ駆動手段)25によって、上記のよう
に設定した対物レンズが試料に対向する位置に来るよ
う、駆動されるようになっている。
During the test, the diamond indenter is controlled by the test force control mechanism (test force control means) 27 under the control of the CPU 21 so as to press the sample with the test force set as described above. Thereafter, the objective lens driving mechanism (objective lens driving means) 25 is driven so that the objective lens set as described above comes to a position facing the sample.

【0022】くぼみ観察部28は光学顕微鏡の接眼レン
ズ等から構成され、CPU21の制御の下、試料表面の
くぼみを観察し、さらに、くぼみの大きさを計測し、得
られた試料表面の画像と計測されたデータを、CPU2
1に出力するようになっている。CPU21は送られて
きた画像をTVカメラ12(図1)を介して、TVモニ
タ30に出力するとともに、計測されたデータから、硬
さを算出し、操作パネル50の硬さ値表示部53に表示
するようになっている。
The dent observation unit 28 is composed of an eyepiece of an optical microscope and the like, observes the dent of the sample surface under the control of the CPU 21, further measures the size of the dent, and obtains an image of the obtained sample surface. The measured data is sent to CPU 2
1 is output. The CPU 21 outputs the transmitted image to the TV monitor 30 via the TV camera 12 (FIG. 1), calculates the hardness from the measured data, and displays the hardness on the hardness value display unit 53 of the operation panel 50. It is displayed.

【0023】なお、本体10には、試験力切換ノブ14
が備えられていて、予め、適切な試験力を予測できた場
合や、JIS等の規格が定められている試験を行う場合
には、試験者が自分で試験力を設定できるようになって
いる。
The main body 10 has a test force switching knob 14.
The tester can set the test force by himself when an appropriate test force can be predicted in advance or when a test such as JIS is performed. .

【0024】次に、上記構成を有するビッカース試験機
1を使用しての硬さ試験の手順を説明する。まず、試験
者は、操作パネル50のアップキー51、ダウンキー5
2を操作して、試験対象である試料の硬さの予想値を入
力する。その値は、図3に示すように、硬さ値表示部5
3に表示される。CPU21によって、前述したよう
に、この入力された予想値に基づいて、適切な試験力と
観察に適した対物レンズが設定される。
Next, the procedure of a hardness test using the Vickers testing machine 1 having the above configuration will be described. First, the tester operates the up key 51 and the down key 5 on the operation panel 50.
2 is operated to input the expected value of the hardness of the sample to be tested. As shown in FIG.
3 is displayed. As described above, the CPU 21 sets an appropriate test force and an objective lens suitable for observation based on the input predicted value, as described above.

【0025】試験者が、試料ステージ11に試料を載置
し、操作パネル50のスタートスイッチ54を押すと、
試験力制御機構27の制御の下で、前記ダイヤモンド圧
子が下方に進行し、設定した試験力で試料表面を押圧
し、所定時間経過後、圧子は上昇して試料表面から離れ
る。これにより、試料表面に圧子の四角錐による圧痕
(くぼみ)が形成される。次に、対物レンズ駆動機構2
5の制御により、先に設定された対物レンズが試料の上
方に位置する。この対物レンズを介して、試料表面の様
子が観察され、その画像がTVカメラ12を通じて、T
Vモニタ30に映し出される。また、くぼみ観察部28
によって、くぼみの大きさが自動的に計測されるととも
に、その大きさと加えた試験力の値から、既存の計算式
により硬さの値が算出され、実際の硬さの値が、図4に
示すように、操作パネル50の硬さ表示部53に表示さ
れる。
When the tester places a sample on the sample stage 11 and presses the start switch 54 of the operation panel 50,
Under the control of the test force control mechanism 27, the diamond indenter advances downward, presses the sample surface with the set test force, and after a predetermined time elapses, the indenter rises and separates from the sample surface. As a result, indentations (dents) are formed on the sample surface by the quadrangular pyramid of the indenter. Next, the objective lens driving mechanism 2
By the control of 5, the previously set objective lens is located above the sample. The state of the sample surface is observed through this objective lens, and the image is
The image is displayed on the V monitor 30. Also, the hollow observation unit 28
The size of the dent is automatically measured, and the value of the hardness is calculated from the size and the value of the applied test force by the existing calculation formula. The actual hardness value is shown in FIG. As shown, it is displayed on the hardness display section 53 of the operation panel 50.

【0026】以上のビッカース試験機1によれば、CP
U21によって、試験力データと予想値から試料に実際
に形成され得るくぼみの大きさが、試験力として加え得
る試験力ごとに演算によって求められ、この演算により
求められたくぼみの大きさと、光学システムの性能上観
察に適した範囲のくぼみの大きさのデータであって、2
つの対物レンズごとに定められている、くぼみデータと
が比較され、重複するときの試験力と対物レンズが、測
定における試験力と観察に用いる対物レンズとして設定
される。試験中は、その設定された試験力で圧子が試料
を押圧し、光学システムの性能上観察に適した大きさの
くぼみが形成され、観察時には、設定された対物レンズ
を用いて観察される。
According to the Vickers tester 1 described above, the CP
By U21, the size of the pit that can actually be formed in the sample from the test force data and the expected value is obtained by calculation for each test force that can be added as the test force, and the size of the pit obtained by this calculation and the optical system Data of the size of the dents in a range suitable for observation in terms of the performance of
The depression data determined for each of the objective lenses is compared with each other, and the test force and the objective lens when they overlap are set as the test force in the measurement and the objective lens used for observation. During the test, the indenter presses the sample with the set test force to form a recess having a size suitable for observation due to the performance of the optical system. At the time of observation, observation is performed using the set objective lens.

【0027】したがって、この硬さ試験機において、試
験を行う場合、対物レンズの倍率も考慮して光学システ
ムの性能上観察に適した大きさのくぼみが形成されるの
で、光学系の有する測定範囲を超えて大き過ぎるくぼみ
が形成されくぼみ付けをやり直すことになったり、小さ
過ぎるくぼみが形成されて測定誤差が大きくなってしま
ったりといった事態が起きにくくなるので、迅速に、か
つ正確に測定できる。
Therefore, when a test is carried out with this hardness tester, a depression having a size suitable for observation is formed due to the performance of the optical system in consideration of the magnification of the objective lens. In this case, it is difficult to cause a situation in which a dent that is too large is formed and the dent formation is redone, or a dent that is too small is formed to increase the measurement error. Therefore, measurement can be performed quickly and accurately.

【0028】なお、本発明の硬さ試験機においては、取
り付けられる対物レンズの種類、個数は限定されず、そ
の場合、ROM23には取り付けられる全ての対物レン
ズごとにくぼみデータが格納されるようになる。さら
に、対物レンズは1個であってもよく、その場合くぼみ
データは1種類であり、予想値が入力されると適切な試
験力が設定されるように構成すればよい。
In the hardness tester of the present invention, the type and the number of the attached objective lenses are not limited. In this case, the recess data is stored in the ROM 23 for each of the attached objective lenses. Become. Further, the number of objective lenses may be one, and in that case, there is only one kind of depression data, and it may be configured such that an appropriate test force is set when an expected value is input.

【0029】また、TVモニタによってくぼみの観察を
行うタイプのビッカース試験機1について例示したが、
本発明はこれに限らず、たとえば、図5に示すように、
前記操作パネル50と同様の操作パネル103が接続さ
れていて、本体101に備えられた接眼レンズによって
直接くぼみを観察するタイプのビッカース試験機100
であってもよい。
Further, the Vickers tester 1 of the type for observing the depression with a TV monitor has been exemplified.
The present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG.
A Vickers tester 100 of a type to which an operation panel 103 similar to the operation panel 50 is connected and in which the depression is directly observed by an eyepiece provided in the main body 101.
It may be.

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、予想値
入力手段によって、試験者が予想する試料の硬さの値を
入力する。これを受けて、設定手段によって、光学シス
テムの性能上観察に適した範囲の大きさのくぼみが形成
されるように、試験力が設定され、試験中は、試験力制
御手段によって、その設定した試験力で圧子が試料を押
圧するよう、試験力が制御される。したがって、この硬
さ試験機において、試験を行う場合、光学システムの性
能上観察に適した大きさのくぼみを形成されるので、光
学系の有する測定範囲を超えて大き過ぎるくぼみが形成
されくぼみ付けをやり直すことになったり、小さ過ぎる
くぼみが形成されて測定誤差が大きくなってしまったり
といった事態が起きにくくなるので、迅速に、かつ正確
に測定できる。
According to the first aspect of the present invention, the value of the hardness of the sample expected by the tester is input by the expected value input means. In response to this, the test force is set by the setting means so that a recess having a size in a range suitable for observation in terms of the performance of the optical system is formed, and during the test, the test force is set by the test force control means. The test force is controlled such that the indenter presses the sample with the test force. Therefore, when a test is performed with this hardness tester, a depression having a size suitable for observation due to the performance of the optical system is formed, and a depression that is too large beyond the measurement range of the optical system is formed. And the measurement error becomes large because a dent that is too small is formed, so that measurement can be performed quickly and accurately.

【0031】請求項2に記載の発明によれば、予想値入
力手段によって試験者が予想する試料の硬さの値を入力
する。これを受けて、設定手段によって、試験力データ
と予想値から試料に実際に形成され得るくぼみの大きさ
が、試験力として加え得る値ごとに演算により求めら
れ、次に、この演算により求めたくぼみの大きさと、光
学システムの性能上観察に適した範囲のくぼみの大きさ
のデータであって、前記複数の対物レンズごとに定めら
れている、くぼみデータが比較され、この比較結果に基
づいて、適切な試験力と対物レンズが設定される。した
がって、この硬さ試験機において、試験を行う場合、光
学システムの性能上観察に適した大きさのくぼみを形成
されるので、光学系の有する測定範囲を超えて大き過ぎ
るくぼみが形成されくぼみ付けをやり直すことになった
り、小さ過ぎるくぼみが形成されて測定誤差が大きくな
ってしまったりといった事態が起きにくくなるので、迅
速に、かつ正確に測定できる。
According to the second aspect of the present invention, the value of the hardness of the sample expected by the tester is input by the expected value input means. In response to this, the setting means calculates the size of the pit that can be actually formed in the sample from the test force data and the expected value for each value that can be applied as the test force, and then calculates the size by this calculation. The size of the dent and the data of the size of the dent in a range suitable for observation on the performance of the optical system, and the dent data determined for each of the plurality of objective lenses are compared, and based on the comparison result, The appropriate test force and objective lens are set. Therefore, when a test is performed with this hardness tester, a depression having a size suitable for observation due to the performance of the optical system is formed, and a depression that is too large beyond the measurement range of the optical system is formed. And the measurement error becomes large because a dent that is too small is formed, so that measurement can be performed quickly and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の硬さ試験機の一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a hardness tester of the present invention.

【図2】図1の硬さ試験機の制御システムの構成を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system of the hardness tester of FIG.

【図3】図1の操作パネルに、硬さの予想値を入力した
状態を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a state where an expected value of hardness is input to the operation panel of FIG. 1;

【図4】図1の操作パネルに、硬さの実際の値が表示さ
れた状態を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a state where actual values of hardness are displayed on the operation panel of FIG. 1;

【図5】本発明の硬さ試験機の他の例を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the hardness tester of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、100 硬さ試験機 10、101 本体 20 制御システム 21 CPU(設定手段) 23 RAM 24 ROM(記憶手段) 25 対物レンズ駆動機構(対物レンズ駆動手段) 27 試験力制御機構(試験力制御手段) 30 TVモニタ 50、103 操作パネル 51 アップキー(予想値入力手段) 52 ダウンキー(予想値入力手段) 53 硬さ値表示部 54 スタートスイッチ 55 くぼみ値表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 100 Hardness tester 10, 101 Main body 20 Control system 21 CPU (setting means) 23 RAM 24 ROM (storage means) 25 Objective lens drive mechanism (objective lens drive means) 27 Test force control mechanism (test force control means) Reference Signs List 30 TV monitor 50, 103 Operation panel 51 Up key (expected value input means) 52 Down key (expected value input means) 53 Hardness value display unit 54 Start switch 55 Indentation value display unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料表面に対して所定の試験力を圧子に
よって加えることにより形成されるくぼみを、光学顕微
鏡を含む光学システムを介して観察し、そのくぼみの大
きさから前記試料の硬さを求める硬さ試験機において、 前記試料の硬さの予想値を入力する予想値入力手段と、 前記予想値入力手段により入力された前記予想値に基づ
いて、前記光学システムの性能上観察に適した範囲の大
きさのくぼみが形成されるように、前記試験力を設定す
る、設定手段と、 前記設定手段により設定された試験力で、前記圧子が試
料を押圧するよう、試験力を制御する試験力制御手段と
を、備えることを特徴とする硬さ試験機。
1. A depression formed by applying a predetermined test force to a sample surface by an indenter is observed through an optical system including an optical microscope, and the hardness of the sample is determined from the size of the depression. In the hardness tester to be determined, an expected value input means for inputting an expected value of hardness of the sample, and based on the expected value input by the expected value input means, suitable for observation in terms of performance of the optical system. Setting means for setting the test force so that a depression having a size of a range is formed; and a test for controlling the test force so that the indenter presses the sample with the test force set by the setting means. A hardness tester comprising: a force control unit.
【請求項2】 試料表面に対し、一定の範囲内で設定可
能な所定の試験力を、圧子によって加えることにより形
成されるくぼみを、複数の対物レンズを有する光学顕微
鏡を含む光学システムを介して観察し、そのくぼみの大
きさから前記試料の硬さを求める硬さ試験機において、 前記試料の硬さの予想値を入力する予想値入力手段と、 設定可能な試験力の値のデータである試験力データと、
前記光学システムの性能上観察に適した範囲のくぼみの
大きさのデータとして、前記複数の対物レンズごとに定
められているくぼみデータとを記憶する記憶手段と、 前記予想値入力手段により入力された前記予想値と前記
記憶手段に記憶された試験力データとに基づいて、前記
試験力の値ごとに試料に形成され得るくぼみの大きさを
演算し、該演算により得られたくぼみの大きさを、前記
くぼみデータと比較し、該比較結果に基づいて、適切な
試験力と対物レンズとを設定する設定手段と、 前記設定手段により設定された試験力で、前記圧子が試
料を押圧するよう、試験力を制御する試験力制御手段
と、 前記設定手段により設定された対物レンズを用いて前記
観察が行われるよう、この対物レンズを駆動する対物レ
ンズ駆動手段と、を備えることを特徴とする硬さ試験
機。
2. A depression formed by applying a predetermined test force, which can be set within a certain range, to a sample surface by an indenter, is formed through an optical system including an optical microscope having a plurality of objective lenses. In a hardness tester for observing and obtaining the hardness of the sample from the size of the depression, an expected value input means for inputting an expected value of the hardness of the sample, and data of a settable test force value. Test force data,
Storage means for storing, as the data of the size of the depression in a range suitable for observation in terms of the performance of the optical system, depression data determined for each of the plurality of objective lenses, and input by the expected value input means Based on the expected value and the test force data stored in the storage means, calculate the size of the recess that can be formed in the sample for each value of the test force, and calculate the size of the recess obtained by the calculation. Setting means for setting an appropriate test force and an objective lens based on the comparison result with the indentation data, and the test force set by the setting means, so that the indenter presses the sample, Test force control means for controlling a test force; and objective lens driving means for driving the objective lens so that the observation is performed using the objective lens set by the setting means. Hardness tester, characterized in that.
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