JP2014173859A - 硬さ試験機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁界に配置された駆動コイル部に電流を流すことによって生じた電磁力により試験力を発生して圧子4に負荷し、圧子4を試料Sの表面に押し込む試験力負荷手段(第1フォースモータ62、第2フォースモータ72)と、試験力負荷手段の温度を検出する温度検出手段(温度センサ62c、温度センサ72c)と、温度検出手段により検出された温度に基づいて、試験力負荷手段により発生させる試験力を補正する試験力補正手段(CPU201)と、を備える。
【選択図】図2
Description
試料の表面に圧子により試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
磁界に配置された駆動コイル部に電流を流すことによって生じた電磁力により試験力を発生して前記圧子に負荷し、前記圧子を前記試料の表面に押し込む試験力負荷手段と、
前記試験力負荷手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記試験力負荷手段により発生させる試験力を補正する試験力補正手段と、
を備えることを特徴とする。
上面に載置された前記試料に対して前記圧子により負荷された試験力を測定する試験力測定手段と、
前記試験力負荷手段により発生させた試験力と、前記試験力測定手段により測定された試験力の測定値と、前記温度検出手段により検出された温度と、に基づいて作成された試験力補正テーブルを記憶する記憶手段と、を備え、
前記試験力補正手段は、前記記憶手段に記憶された試験力補正テーブルに基づいて、前記試験力負荷手段により発生させる試験力を補正することを特徴とする。
前記試験力測定手段を上下方向に移動させる上下装置と、
前記試験力負荷手段により前記試料の表面に押し込まれた前記圧子の侵入量を検出する侵入量検出手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子が前記試料の表面に押し込まれた後、前記侵入量検出手段により検出された前記圧子の侵入量に基づいて、前記上下装置により前記圧子が前記試料に接触した位置の高さを調整させ、前記圧子が前記試料に接触した位置の高さが所定の基準位置にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により所定の基準位置にあると判定された場合に、前記試験力測定手段により前記試料に対して負荷された試験力を測定させるとともに、前記温度検出手段により前記試験力負荷手段の温度を検出させる測定制御手段と、
前記測定制御手段の制御により測定された試験力の測定値及び検出された温度に基づいて、前記試験力補正テーブルを作成するテーブル作成手段と、
を備えることを特徴とする。
XYステージ2は、上面に電子天秤1を載置可能に構成されている。XYステージ2は、制御部200から入力される制御信号に従って、X、Y方向(水平方向)に移動するよう構成されており、上面に載置された電子天秤1をX、Y方向に移動させることができるようになっている。
ステージ昇降部3は、XYステージ2の下面側に設けられ、制御部200から入力される制御信号に従って、XYステージ2及び電子天秤1をZ方向(上下方向)に移動させる。また、ステージ昇降部3は、試験機本体10の下方で前方に張り出した基礎部11の上面に設けられている。
即ち、試料Sは、XYステージ2によってX、Y方向に移動され、ステージ昇降部3によってZ方向に移動されて、圧子4又は対物レンズ9に対する位置が調整されるようになっている。
圧子軸5の下端には、電子天秤1の上面に載置された試料Sの上方から押し付けて試料Sの表面にくぼみを形成する圧子4が設けられている。
即ち、第1フォースモータ62は、磁界に配置された駆動コイル部62bに電流を流すことによって生じた電磁力により試験力を発生して圧子4に負荷し、圧子4を試料Sの表面に押し込む試験力負荷手段として機能する。
また、温度センサ62cは、第1フォースモータ62の温度を検出する温度検出手段として機能する。
即ち、圧子軸変位検出部63は、試料Sの表面に押し込まれた圧子4の侵入量を検出する侵入量検出手段として機能する。
即ち、第2フォースモータ72は、磁界に配置された駆動コイル部72bに電流を流すことによって生じた電磁力により試験力を発生して圧子4に負荷し、圧子4を試料Sの表面に押し込む試験力負荷手段として機能する。
また、温度センサ72cは、第2フォースモータ72の温度を検出する温度検出手段として機能する。
RAM202は、CPU201により実行された処理プログラム等を、RAM202内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
記憶部203は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体(図示省略)を有しており、この記録媒体は、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部203は、CPU201が硬さ試験機100全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。
また、記憶部(記憶手段)203は、第1フォースモータ62又は第2フォースモータ72により発生させた試験力と、電子天秤1により測定された試験力の測定値と、温度センサ62c又は温度センサ72cにより検出された温度と、に基づいて作成された試験力補正テーブルTを記憶する。
また、CPU201は、圧子軸変位検出部63から入力された圧子軸変位信号に基づいて、試料Sの硬さを算出する。具体的には、CPU201は、試料Sに押し込まれた圧子4の侵入量(押込み深さ)に基づいて、試料Sの硬さを測定する。
まず、XYステージ2上に試料Sを固定する(ステップS1)。具体的には、ユーザは、XYステージ2の上面に試料Sを載置して固定する。なお、当該試験力補正処理においては、XYステージ2の上面に電子天秤1を載置せず、XYステージ2の上面に直接試料Sを載置して固定するようになっている。
即ち、CPU201は、温度センサ62c又は温度センサ72cにより検出された温度に基づいて、第1フォースモータ62又は第2フォースモータ72により発生させる試験力を補正する試験力補正手段として機能する。
なお、試験力補正テーブルTを作成する方法については、図4に後述し、作成される試験力補正テーブルTの一例については、図5に後述する。
本実施形態では、当該試験力補正処理を終了した(ステップS7:YES)後、試料Sの硬さ値を算出することとなる。
まず、電子天秤1上に試料Sを固定する(ステップS101)。具体的には、ユーザは、XYステージ2の上面に電子天秤1を載置した後、電子天秤1の上面に試料Sを載置して固定する。
即ち、CPU201は、第1フォースモータ62又は第2フォースモータ72により圧子4が試料Sの表面に押し込まれた後、圧子軸変位検出部63により検出された圧子4の侵入量に基づいて、ステージ昇降部3により圧子4が試料Sに接触した位置の高さを調整させ、圧子4が試料Sに接触した位置の高さが所定の基準位置にあるか否かを判定する判定手段として機能する。
即ち、CPU201は、判定手段により所定の基準位置にあると判定された場合(ステップS107:YES)に、電子天秤1により試料Sに対して負荷された試験力を測定させるとともに、温度センサ62c又は温度センサ72cにより第1フォースモータ62又は第2フォースモータ72の温度を検出させる測定制御手段として機能する。
即ち、CPU201は、測定制御手段の制御(ステップS109)により測定された試験力の測定値及び検出された温度に基づいて、試験力補正テーブルTを作成するテーブル作成手段として機能する。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機100によれば、試験力負荷手段の発熱に伴う試験力の低下に対応して試験力を補正することができるので、試験力の高精度化を実現することができる。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機100によれば、試験力負荷手段の温度を検出しさえすれば、即座に試験力を補正することができるので、容易に試験力の高精度化を実現することができる。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機100によれば、圧子4が試料Sに接触した位置の高さが、所定の基準位置、即ち、圧子4が試料Sに対して最も効率的に試験力を伝えることができる位置にある場合に、試験力補正テーブルTを作成するので、試験力負荷手段の発熱に伴う試験力の低下を最小限に留めることができ、試験力の補正量を最小限に留めることができる。
また、表示部30にエラー表示させた後、ステップS107へと移行させて再度試料接触位置の高さ確認を行わせるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ステップS106へと移行させて再度所定の試験力を発生させるようにしてもよいし、ステップS103へと移行させて再度試料Sに対するアプローチを行わせるようにしてもよい。
10 試験機本体
11 基礎部
12 アーム部
13 固定部
1 電子天秤(試験力測定手段)
2 XYステージ
3 ステージ昇降部(上下装置)
4 圧子
5 圧子軸
51 スケール
52 リニアエンコーダ
6 圧子軸ユニット
61 支持ばね
62 第1フォースモータ(試験力負荷手段)
62b 駆動コイル部
62c 温度センサ(温度検出手段)
63 圧子軸変位検出部(侵入量検出手段)
7 押圧力負荷装置
71 制御レバー
72 第2フォースモータ(試験力負荷手段)
72b 駆動コイル部
72c 温度センサ(温度検出手段)
8 ターレット
9 対物レンズ
20 撮影部
30 表示部
40 操作部
200 制御部
201 CPU(試験力補正手段、判定手段、測定制御手段、テーブル作成手段)
202 RAM
203 記憶部(記憶手段)
S 試料
T 試験力補正テーブル
Claims (3)
- 試料の表面に圧子により試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
磁界に配置された駆動コイル部に電流を流すことによって生じた電磁力により試験力を発生して前記圧子に負荷し、前記圧子を前記試料の表面に押し込む試験力負荷手段と、
前記試験力負荷手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記試験力負荷手段により発生させる試験力を補正する試験力補正手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 - 上面に載置された前記試料に対して前記圧子により負荷された試験力を測定する試験力測定手段と、
前記試験力負荷手段により発生させた試験力と、前記試験力測定手段により測定された試験力の測定値と、前記温度検出手段により検出された温度と、に基づいて作成された試験力補正テーブルを記憶する記憶手段と、を備え、
前記試験力補正手段は、前記記憶手段に記憶された試験力補正テーブルに基づいて、前記試験力負荷手段により発生させる試験力を補正することを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。 - 前記試験力測定手段を上下方向に移動させる上下装置と、
前記試験力負荷手段により前記試料の表面に押し込まれた前記圧子の侵入量を検出する侵入量検出手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子が前記試料の表面に押し込まれた後、前記侵入量検出手段により検出された前記圧子の侵入量に基づいて、前記上下装置により前記圧子が前記試料に接触した位置の高さを調整させ、前記圧子が前記試料に接触した位置の高さが所定の基準位置にあるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により所定の基準位置にあると判定された場合に、前記試験力測定手段により前記試料に対して負荷された試験力を測定させるとともに、前記温度検出手段により前記試験力負荷手段の温度を検出させる測定制御手段と、
前記測定制御手段の制御により測定された試験力の測定値及び検出された温度に基づいて、前記試験力補正テーブルを作成するテーブル作成手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の硬さ試験機。
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