JP2015059756A - Hardness-testing machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness-testing machine capable of setting a test position easily in a shorter time when testing a plurality of test pieces.SOLUTION: A hardness-testing machine stores a test pattern being information on a plurality of test positions set for one test piece 100. The test pattern is copied to an image of another test piece 100, and a plurality of test positions are simultaneously set to another test piece 100 by vertically and horizontally moving and/or rotating the test pattern copied in response to a position and a direction of the test piece 100 in a circular region of a specimen that is a resin-molded test piece 100.

Description

この発明は、試験片の硬さを測定する硬さ試験機に関する。   The present invention relates to a hardness tester that measures the hardness of a test piece.

硬さ試験機は、試験片を載置して試験片をXY平面上に位置決めするXYステージと、試験片の表面にくぼみを形成するための圧子と、試験位置において圧子を試験片に押し付けることにより圧子に試験力を付与する負荷機構と、試験片の表面に形成されたくぼみを観察するための対物レンズと、対物レンズおよび圧子の何れか一つを試験位置と対向させるように切り替えるターレットとを備えている。そして、試験片の表面に形成されたくぼみの大きさを計測し、そのくぼみ大きさに基づいて試験片の硬さを求める構成となっている(特許文献1参照)。   The hardness tester places the test piece and positions the test piece on the XY plane, an indenter for forming a depression on the surface of the test piece, and presses the indenter against the test piece at the test position. A load mechanism for applying a test force to the indenter, an objective lens for observing a depression formed on the surface of the test piece, and a turret for switching one of the objective lens and the indenter to face the test position. It has. And the magnitude | size of the hollow formed in the surface of a test piece is measured, and it has the structure which calculates | requires the hardness of a test piece based on the hollow size (refer patent document 1).

このように、硬さ試験機では、試験片に試験力を付与する負荷系の負荷軸と、試験片に形成されたくぼみを観察するための光学系の光軸とを同軸とし、試験片に対して圧子と対物レンズを移動させることで、負荷系と光学系とを切り替える構成が採用されている。   Thus, in the hardness tester, the load axis of the load system that applies test force to the test piece and the optical axis of the optical system for observing the depression formed in the test piece are coaxial, and the test piece is On the other hand, the structure which switches a load system and an optical system by moving an indenter and an objective lens is employ | adopted.

このような硬さ試験機においてビッカース硬さ試験を行うときには、先ず、ステージ上に載置した試験片を低倍率対物レンズにより観察して、試験片の形状検出と圧子を押し付ける試験位置を決めている。そして、決められた試験位置に圧子を押し付ける動作を実行した後に、試験片の表面に形成されたくぼみを、くぼみの大きさの計測に適した倍率の対物レンズにより観察することで、くぼみ計測を実行している。   When performing a Vickers hardness test in such a hardness tester, first, the test piece placed on the stage is observed with a low-magnification objective lens, and the test position for detecting the shape of the test piece and pressing the indenter is determined. Yes. Then, after performing the operation of pressing the indenter to the determined test position, the dent measurement is performed by observing the dent formed on the surface of the test piece with an objective lens having a magnification suitable for measuring the size of the dent. Running.

また、特許文献1に記載されたような硬さ試験機では、同一または類似形状の複数の試験片について試験を実行するときでも、一つの試験片ごとに、試験位置の設定と試験の実行およびくぼみ測定を行っている。   Further, in the hardness tester described in Patent Document 1, even when a test is performed on a plurality of test pieces having the same or similar shape, for each test piece, the test position is set and the test is executed. Indentation measurement is performed.

なお、複数の試験片への連続した試験の実行と測定が可能な硬さ試験機として、複数の試験片を固定する試料固定台が設けられた積載台を、ベルトコンベアー式の搬送部によりカメラの視野内となる測定部に搬送することにより、すべての試験片の各々について、試験位置の設定を先に行った後に、複数の試験片について連続して試験を実行するものが提案されている(特許文献2参照)。   In addition, as a hardness tester capable of executing and measuring a plurality of test pieces continuously, a loading table provided with a sample fixing base for fixing a plurality of test pieces is mounted on a camera by a belt conveyor type transfer unit. It is proposed that the test position is set for each of all the test pieces and then the test is continuously executed for a plurality of test pieces by transporting them to the measuring unit within the visual field of (See Patent Document 2).

特開平9−15128号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-15128 特開平10−142133号公報JP-A-10-142133

しかしながら、特許文献2に記載の硬さ試験機では、各試験片への試験位置の設定は、最初にくぼみを形成する試験位置の座標、連続してくぼみを形成させる方向、くぼみ間の距離、くぼみを形成する試験位置の数等の情報を、試験片ごとに個別に設定しなければならない。このため、試験を実行するまでに試験位置の設定に長い時間を費やすることになる。   However, in the hardness tester described in Patent Document 2, the setting of the test position for each test piece includes the coordinates of the test position at which the dent is first formed, the direction in which the continuous dent is formed, the distance between the dents, Information such as the number of test positions forming the indentation must be set individually for each specimen. For this reason, it takes a long time to set the test position before the test is executed.

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、複数の試験片に対して試験を行うときに、試験位置の設定をより短い時間で容易に行うことが可能な硬さ試験機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem. A hardness tester capable of easily setting a test position in a shorter time when testing a plurality of test pieces. The purpose is to provide.

請求項1に記載の発明は、複数の試験片に対して連続して試験を行う硬さ試験機であって、それぞれ1以上の試験片を保持した試料の固定部が複数設けられた固定具が配設され、前記固定具に固定された試料をXY方向に移動させるXYステージと、前記XYステージをZ方向に移動させる昇降機構と、試験片の表面にくぼみを形成するための圧子と、試験位置において前記圧子を各試験片の表面に押し付けることにより前記圧子に試験力を付与する負荷機構と、前記試料における試験片の形状および試験片の表面に形成されたくぼみを観察するための複数の対物レンズと、前記圧子および前記対物レンズを支持するとともに、前記圧子または前記対物レンズのいずれかを前記試料と対向する位置に移動させる切替部材と、前記対物レンズを介して取得した画像を表示する表示部と、試験片に複数の試験位置を設定する試験位置設定手段と、を備え、前記試験位置設定手段により設定された複数の試験位置を試験パターンとして記憶する記憶部をさらに備え、前記試験位置設定手段は、前記ステージ上に載置された試料における複数の試験片が少なくとも一部に同一形状を有するときに、当該同一形状部分について、先に設定された試験パターンを前記記憶部から読出して、他の試験片の同一形状部分に適用して試験位置を設定することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a hardness tester for continuously testing a plurality of test pieces, and a fixture having a plurality of sample fixing portions each holding one or more test pieces. XY stage for moving the sample fixed to the fixture in the XY direction, an elevating mechanism for moving the XY stage in the Z direction, an indenter for forming a recess on the surface of the test piece, A load mechanism for applying a test force to the indenter by pressing the indenter against the surface of each test piece at a test position, and a plurality of shapes for observing the shape of the test piece and the depression formed on the surface of the test piece in the sample An objective lens, a switching member that supports the indenter and the objective lens, and moves either the indenter or the objective lens to a position facing the sample, and the objective lens And a test position setting means for setting a plurality of test positions on the test piece, and storing a plurality of test positions set by the test position setting means as a test pattern. The storage device further includes a storage unit, and when the plurality of test pieces in the sample placed on the stage have at least a part of the same shape, the test position setting unit is set for the same shape part first. A test pattern is read from the storage unit and applied to the same shape portion of another test piece to set a test position.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記試験位置設定手段は、前記固定具に固定された位置ごとに前記試料を認識し、第1の試料に設定された複数の試験位置である試験パターンを前記記憶部に記憶させた後、他の試料に前記記憶部から読出した第1の試料に設定した試験パターンを適用して試験位置を設定する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the test position setting means recognizes the sample for each position fixed to the fixture, and sets a plurality of samples set as the first sample. The test pattern which is the test position is stored in the storage unit, and then the test pattern set in the first sample read from the storage unit is applied to another sample to set the test position.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記試験位置設定手段は、前記記憶部から読出した試験パターンの画像を、前記表示部に表示された試料の画像上に転写する試験パターン転写手段と、前記転写手段により転写され、前記表示部に表示された試料の画像上に重ね合わせて表示された試験パターンを試験片の形状に関連付けられた方向がそろうように回転および/または上下左右に移動させる移動手段と、を備える。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the test position setting unit is configured to display an image of a test pattern read from the storage unit on a sample displayed on the display unit. A test pattern transfer means for transferring the image on the image, and a test pattern transferred by the transfer means and displayed on the display portion so as to be superimposed on the image of the test pattern are aligned in the direction associated with the shape of the test piece. Moving means for rotating and / or moving up, down, left and right.

請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記固定具には、2行2列に4個の固定部が設けられている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the fixing member is provided with four fixing portions in two rows and two columns.

請求項1に記載の発明によれば、試験位置設定手段は、ステージ上に載置された試料における複数の試験片が少なくとも一部に同一形状を有するときに、当該同一形状部分について、先に設定された試験パターンを記憶部から読出して、他の試験片の同一形状部分に適用して試験位置を設定することから、複数の試験片に対して連続して試験を行うときの各試験片への試験位置の設定を、容易かつ短時間で行うことができる。   According to the first aspect of the present invention, when the plurality of test pieces in the sample placed on the stage have at least a part of the same shape, the test position setting unit firstly Since the set test pattern is read from the storage unit and applied to the same shape part of another test piece to set the test position, each test piece when performing a test continuously on a plurality of test pieces The test position can be set easily and in a short time.

請求項2に記載の発明によれば、試験片の試験位置の情報を、記憶部に試験片を保持した試料ごとに登録できることから、同一形状の複数の試験片に連続して試験を行うときに、各試験片への複数の試験位置の設定をより速く行うことが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the information on the test position of the test piece can be registered for each sample holding the test piece in the storage unit, when the test is continuously performed on a plurality of test pieces having the same shape. In addition, it is possible to set a plurality of test positions on each test piece faster.

請求項3に記載の発明によれば、表示部に表示された試験片の画像上に、先に設定された試験パターンの画像を転写して、画像を見ながら試験片の形状に関連付けられた方向がそろうように試験パターンを回転および/または上下左右に移動させることができるため、より簡易に複数の試験位置を一括して設定することが可能となる。   According to the third aspect of the invention, the image of the test pattern set in advance is transferred onto the image of the test piece displayed on the display unit, and the image is correlated with the shape of the test piece while viewing the image. Since the test pattern can be rotated and / or moved up, down, left and right so that the directions are aligned, a plurality of test positions can be set together more easily.

請求項4に記載の発明によれば、固定具には、2行2列に4個の固定部が設けられていることから、固定具への各試料の固定を容易に行うことができる。   According to the fourth aspect of the invention, since the fixture is provided with four fixing portions in 2 rows and 2 columns, each sample can be easily fixed to the fixture.

この発明に係る硬さ試験機の概要図である。It is a schematic diagram of the hardness testing machine concerning this invention. XYステージ12に固定具70が配設された状態を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a state in which a fixture 70 is disposed on an XY stage 12. FIG. 固定具70の平面図である。3 is a plan view of a fixture 70. FIG. 固定具70の右側面図である。4 is a right side view of the fixing tool 70. FIG. XYステージ12を昇降する昇降機構の概要図である。It is a schematic diagram of the raising / lowering mechanism which raises / lowers the XY stage. ターレット20に支持された対物レンズ等の配置を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of objective lenses and the like supported by a turret 20. 圧子19および圧子21に対して試験力を付与するための負荷機構と、試験片100に形成されたくぼみを観察するための光学系の概要図である。2 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an optical system for observing a depression formed in the test piece 100. FIG. 圧子21により試験片100にくぼみを形成する様子を説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a state in which a depression is formed in a test piece 100 by an indenter 21. 試験片100に形成されたくぼみを示す平面図である。3 is a plan view showing a recess formed in a test piece 100. FIG. この発明に係る硬さ試験機の主要な制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main control systems of the hardness tester based on this invention. コンピュータ50における主要な機能的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a main functional configuration in a computer 50. FIG. 固定具70の各固定部75に試料10を固定した状態を示す平面図である。7 is a plan view showing a state in which a sample 10 is fixed to each fixing portion 75 of the fixing tool 70. FIG. 試験位置の設定を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the setting of a test position. 試験位置を設定する手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure which sets a test position.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係る硬さ試験機の概要図である。図2は、XYステージ12に固定具70が配設された状態を示す斜視図である。さらに、図3は、固定具70の平面図、図4はその右側面図である。なお、図4においては、試料10を仮想線で示している。また、図5は、XYステージ12を昇降する昇降機構の概要図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a hardness tester according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the fixture 70 is disposed on the XY stage 12. 3 is a plan view of the fixture 70, and FIG. 4 is a right side view thereof. In FIG. 4, the sample 10 is indicated by a virtual line. FIG. 5 is a schematic diagram of an elevating mechanism that elevates and lowers the XY stage 12.

この硬さ試験機は、テーブル11と、このテーブル11上に配置され試験片100を保持した試料10を固定する固定具70が配設されるXYステージ12とを備える。XYステージ12は、試料10をX方向(図1における左右方向)およびY方向(図1における紙面に垂直な方向)に移動させ、このXY平面上において試料10に保持された試験片100を位置決めするためのものである。このXYステージ12には、XYステージ12をX方向に水平移動させるためのモータ13と、XYステージ12をY方向に移動させるためのモータ14とが付設されている。   This hardness tester includes a table 11 and an XY stage 12 on which a fixture 70 that is placed on the table 11 and holds the sample 10 holding the test piece 100 is disposed. The XY stage 12 moves the sample 10 in the X direction (left-right direction in FIG. 1) and the Y direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1), and positions the test piece 100 held by the sample 10 on the XY plane. Is to do. The XY stage 12 is provided with a motor 13 for horizontally moving the XY stage 12 in the X direction and a motor 14 for moving the XY stage 12 in the Y direction.

微小寸法の試験片100に試験を行うときには、試験片100の硬さに影響を及ぼさない方法で試験片100を樹脂モールドしたものを試料10とし、表面を材料の特性に適した研磨法により研磨して被検査面としている。この硬さ試験機では、図2および図3に示すように、試験片100を樹脂モールドした円柱状の試料10の外形に応じた4個の固定部75を形成した固定具70をXYステージ12上にボルトにより固設している。   When a test is performed on a test piece 100 having a small size, a sample 10 is obtained by resin-molding the test piece 100 by a method that does not affect the hardness of the test piece 100, and the surface is polished by a polishing method suitable for the characteristics of the material. The surface to be inspected. In this hardness tester, as shown in FIGS. 2 and 3, an XY stage 12 includes a fixture 70 in which four fixing portions 75 are formed according to the outer shape of a cylindrical sample 10 in which a test piece 100 is resin-molded. It is fixed on the top with bolts.

固定具70は、4個の孔部が設けられた上板部材71と、固定具70をXYステージ12上に固定するためのボルト孔74が設けられた下板部材72と、下板部材72と上板部材71を接続する柱部材73と、試料10の高さに応じて、試料10を下から支える押さえネジ部76とを備える。各固定部75は、上板部材71の孔部と、下板部材72に配設された押さえネジ部76により構成される。   The fixture 70 includes an upper plate member 71 provided with four holes, a lower plate member 72 provided with bolt holes 74 for fixing the fixture 70 on the XY stage 12, and a lower plate member 72. And a column member 73 that connects the upper plate member 71 and a holding screw portion 76 that supports the sample 10 from below according to the height of the sample 10. Each fixing portion 75 includes a hole portion of the upper plate member 71 and a holding screw portion 76 disposed on the lower plate member 72.

押さえネジ部76は、押さえネジ部76に回転を加えることで、押さえネジ部76側の雄ネジと下板部材72側に形成された雌ネジ部の噛合作用により昇降する。上板部材71には、試料10の外径より若干径が小さい貫通孔が設けられ、この貫通孔の下面側から試料10の外径より若干径が大きい座ぐり加工を施すことで、試料10の被検査面をターレット20側に向けて上板部材71に対して固定するための固定ツメ部78が形成されている。固定ツメ部78は、押さえネジ部76により下から試料10を押す力に対して、試料10が抜けることなく上板部材71の所定の位置に固定できる幅と厚みがあればよく、試料10の形状に応じて、孔部の形状およびサイズは適宜変更される。   The presser screw part 76 is moved up and down by rotating the presser screw part 76 and meshing action between the male screw on the presser screw part 76 side and the female screw part formed on the lower plate member 72 side. The upper plate member 71 is provided with a through hole having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the sample 10, and a counterbore process having a diameter slightly larger than the outer diameter of the sample 10 is performed from the lower surface side of the through hole. A fixing claw portion 78 for fixing the surface to be inspected to the upper plate member 71 with the turret 20 side facing is formed. The fixing claw portion 78 only needs to have a width and thickness that can be fixed to a predetermined position of the upper plate member 71 without the sample 10 being pulled out with respect to the force of pressing the sample 10 from below by the holding screw portion 76. Depending on the shape, the shape and size of the hole are appropriately changed.

固定具70の各固定部75に試料10を固定するときは、柱部材73の長さによって規定される上板部材71と下板部材72との間の空間に側面から、試料10を押さえネジ部76の上に挿入する。しかる後、試料10を支持した押さえネジ部76を回転させて上昇させることにより、試料10の上端部の縁を、固定ツメ部78に当接させて、試料10をXYステージ12上に固定する(図4参照)。この固定具70のように、上板部材71と下板部材72との間の空間に側面から、試料10を押さえネジ部76の上に挿入する場合には、固定部75が2行2列に4個(2×2=4)配設された形態が、どの押さえネジ部76に対しても、作業者の操作に支障をきたすことがなく、試料10を固定具70に装着することができる。すなわち、固定具70の正面、右側面、左側面の3面から作業者が各固定部75にアクセスできる。また、固定部75が2行2列に4個配設した形態では、ターレット20に支持された最も低倍率の対物レンズ(後述する対物レンズ22)によって、同一視野内に4個の試料10の画像を収めることも可能である。   When the sample 10 is fixed to each fixing part 75 of the fixing tool 70, the sample 10 is pressed from the side into the space between the upper plate member 71 and the lower plate member 72 defined by the length of the column member 73. Insert over part 76. Thereafter, the holding screw portion 76 that supports the sample 10 is rotated and raised, whereby the edge of the upper end portion of the sample 10 is brought into contact with the fixing claw portion 78 to fix the sample 10 on the XY stage 12. (See FIG. 4). When the sample 10 is inserted into the space between the upper plate member 71 and the lower plate member 72 from the side surface onto the holding screw portion 76 as in the fixture 70, the fixing portion 75 has two rows and two columns. 4 (2 × 2 = 4) is provided on the fixture 70 without any hindrance to the operator's operation with respect to any holding screw 76. it can. That is, the operator can access each fixing portion 75 from the three surfaces of the front surface, the right side surface, and the left side surface of the fixing tool 70. Further, in the form in which four fixing portions 75 are arranged in two rows and two columns, the four samples 10 are placed in the same field of view by the lowest magnification objective lens (object lens 22 described later) supported by the turret 20. It is also possible to store images.

なお、固定具70に設けられる固定部75の数および配置は、この実施形態に示す2×2=4個に限定されない。すなわち、固定具70の外側から試料10を装着できる構成であればよく、例えば、固定具70における固定部75の配置は、3×2=6個であってもよい。   The number and arrangement of the fixing portions 75 provided in the fixing tool 70 are not limited to 2 × 2 = 4 shown in this embodiment. That is, any configuration is possible as long as the sample 10 can be mounted from the outside of the fixture 70. For example, the number of the fixing portions 75 in the fixture 70 may be 3 × 2 = 6.

また、XYステージ12は、図5に示す昇降機構の作用により、上下方向(Z方向)に移動する構成となっている。すなわち、XYステージ12を支持する支持部51は、その側面にラック53が形成された昇降部材52により支持されている。この昇降部材52におけるラック53は、モータ15の駆動により回転するピニオン54と噛合している。このため、XYステージ12は、モータ15の駆動により昇降する。   Further, the XY stage 12 is configured to move in the vertical direction (Z direction) by the action of the lifting mechanism shown in FIG. That is, the support portion 51 that supports the XY stage 12 is supported by the elevating member 52 having a rack 53 formed on the side surface thereof. The rack 53 in the elevating member 52 meshes with a pinion 54 that rotates by driving of the motor 15. For this reason, the XY stage 12 moves up and down by driving the motor 15.

また、この硬さ試験機は、試験片100を目視により観察するための接眼レンズ16と、試験片100を撮影するためのカメラ17と、圧子21および対物レンズ23、24等を支持して回転するターレット20とを備える。このターレット20は、つまみ26を操作することにより、あるいは、後述するモータ30の駆動により、鉛直方向を向く軸を中心に回転する。また、この硬さ試験機は、入力部および表示部としても機能するタッチパネル式の液晶表示部59を備える。   The hardness tester also supports an eyepiece 16 for visually observing the test piece 100, a camera 17 for photographing the test piece 100, an indenter 21 and objective lenses 23 and 24, and the like. And a turret 20. The turret 20 rotates around an axis that faces the vertical direction by operating the knob 26 or by driving a motor 30 described later. The hardness tester includes a touch panel type liquid crystal display unit 59 that also functions as an input unit and a display unit.

図6は、ターレット20に支持された対物レンズ等の配置を示す説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of the objective lenses and the like supported by the turret 20.

ターレット20には、XYステージ12上に載置された試験片100に押し込まれる圧子19、21と、2倍の対物レンズ22、5倍の対物レンズ23、40倍の対物レンズ24および50倍の対物レンズ25とが配設されている。これらの圧子19、21および対物レンズ22、23、24、25は、ターレット20の回転中心Cを中心とした円上に配置されている。なお、対物レンズ22、23、24、25の倍率および配設個数はこれに限定されるものではない。   The turret 20 includes indenters 19 and 21 which are pushed into the test piece 100 placed on the XY stage 12, a 2x objective lens 22, a 5x objective lens 23, a 40x objective lens 24 and a 50x objective lens 24. An objective lens 25 is provided. The indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are arranged on a circle around the rotation center C of the turret 20. Note that the magnification and the number of the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are not limited thereto.

再度、図1を参照して、この材料試験機は、試験片100の表面の像を表示するための液晶モニタ等の表示部55と、各種のデータを入力するための入力手段として機能するキーボード57およびマウス58と、本体56とから構成されるコンピュータ50と接続されている。このコンピュータ50は、本体56内にROM、RAM等の記憶装置と論理演算を実行するCPUを備える。   Referring to FIG. 1 again, this material testing machine includes a display unit 55 such as a liquid crystal monitor for displaying an image of the surface of the test piece 100, and a keyboard that functions as an input means for inputting various data. 57, a mouse 58, and a computer 50 including a main body 56. The computer 50 includes a storage device such as a ROM and a RAM and a CPU that executes logical operations in a main body 56.

図7は、圧子19および圧子21に対して試験力を付与するための負荷機構と、試験片100に形成されたくぼみを観察するための光学系の概要図である。なお、図7は、図6において一点鎖線で示す位置における断面を示している。   FIG. 7 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an optical system for observing a recess formed in the test piece 100. FIG. 7 shows a cross section at the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG.

この硬さ試験機は、圧子19、21の先端を試験片100に対して押し込むための試験力を圧子19、21に対して付与する負荷機構と、XYステージ12上に固定具70を介して載置された試験片100を照明するとともにくぼみを観察するための光学系とを備える。   The hardness tester includes a load mechanism that applies a test force to the indenters 19 and 21 to push the tips of the indenters 19 and 21 into the test piece 100, and a fixture 70 on the XY stage 12. And an optical system for illuminating the placed test piece 100 and observing the indentation.

図7に示すように、ターレット20は、軸筒27がベアリング29を介して回転軸28に接続されており、つまみ26を操作することにより、あるいは、後述するモータ30の駆動により、鉛直方向を向く回転軸28を中心に回転する。図7においては、ターレット20の回転により負荷伝達軸36を介して圧子21に試験力が与えられる場合、すなわち、圧子21が試験片100と対向する位置に配置されている場合を示している。圧子19に対して試験力を付与する場合には、圧子19が、図7に示す圧子21の位置に配置される。   As shown in FIG. 7, the turret 20 has a shaft cylinder 27 connected to a rotating shaft 28 via a bearing 29. The turret 20 can be adjusted in the vertical direction by operating a knob 26 or by driving a motor 30 described later. It rotates about the rotating shaft 28 that faces it. FIG. 7 shows a case where a test force is applied to the indenter 21 through the load transmission shaft 36 by the rotation of the turret 20, that is, a case where the indenter 21 is disposed at a position facing the test piece 100. When a test force is applied to the indenter 19, the indenter 19 is disposed at the position of the indenter 21 shown in FIG.

負荷機構は、水平方向を向く軸31を中心に揺動可能なレバー32を備える。レバー32の一端には、中空の押圧部35が配設されている。この押圧部35は、レバー32の揺動に伴って、圧子21に連結した負荷伝達軸36の端部に付設された当接部37を押圧する構成となっている。また、レバー32の他端には、永久磁石33が付設されている。この永久磁石33の外部には、電磁コイル34が配設されている。この永久磁石33と電磁コイル34とにより、ボイスコイルモータが構成される。このボイスコイルモータは、電磁式の負荷機構となり、電磁コイル34に流れる電流を制御することにより、負荷伝達軸36の先端に配設された圧子21による試験片100への試験力を制御することが可能となる。   The load mechanism includes a lever 32 that can swing around a shaft 31 that faces in the horizontal direction. A hollow pressing portion 35 is disposed at one end of the lever 32. The pressing portion 35 is configured to press a contact portion 37 attached to an end portion of the load transmission shaft 36 connected to the indenter 21 as the lever 32 swings. A permanent magnet 33 is attached to the other end of the lever 32. An electromagnetic coil 34 is disposed outside the permanent magnet 33. The permanent magnet 33 and the electromagnetic coil 34 constitute a voice coil motor. This voice coil motor serves as an electromagnetic load mechanism, and controls the test force applied to the test piece 100 by the indenter 21 disposed at the tip of the load transmission shaft 36 by controlling the current flowing through the electromagnetic coil 34. Is possible.

なお、この実施形態においては、この時の試験力を、例えば、2kgf、1kgf、0.5kgf、0.3kgf、0.2kgf、0.1kgf、0.05kgf、0.025kgf、0.01kgfと、段階的に変化させることができる構成となっている。   In this embodiment, the test force at this time is, for example, 2 kgf, 1 kgf, 0.5 kgf, 0.3 kgf, 0.2 kgf, 0.1 kgf, 0.05 kgf, 0.025 kgf, 0.01 kgf, It can be changed in stages.

負荷伝達軸36は、上下の板バネ61が支持部材62を介してターレット20の軸筒27に固定されたロバーバル構造により支持されており、負荷機構により与えられた試験力に応じて昇降可能となっている。負荷伝達軸36には、この負荷伝達軸36の移動量を検出する差動トランス式の変位検出器60が接続されている。この変位検出器60は、支持部材63を介してターレット20の軸筒27に接続され、ターレット20の回転により負荷伝達軸36と同期して移動する。なお、この変位検出器60は、試験片100の表面の検出に使用される。すなわち、圧子21を極めて小さい力で下降させたときの移動量を常に検出し、圧子21の移動が停止したときに圧子21が試験片100の表面と当接したと判断している。   The load transmission shaft 36 is supported by a robust structure in which upper and lower leaf springs 61 are fixed to a shaft cylinder 27 of the turret 20 via a support member 62, and can be moved up and down according to a test force applied by a load mechanism. It has become. A differential transformer type displacement detector 60 for detecting the amount of movement of the load transmission shaft 36 is connected to the load transmission shaft 36. The displacement detector 60 is connected to the shaft cylinder 27 of the turret 20 through a support member 63, and moves in synchronization with the load transmission shaft 36 by the rotation of the turret 20. The displacement detector 60 is used for detecting the surface of the test piece 100. That is, the amount of movement when the indenter 21 is lowered with an extremely small force is always detected, and it is determined that the indenter 21 has come into contact with the surface of the test piece 100 when the movement of the indenter 21 is stopped.

光学系は、LED光源41と、LED光源41からの光を水平方向に導く光筒42と、試料10を上から照明するために光筒42により導かれた光を押圧部35の中空部に導光するとともに、試料10の表面からの反射光をカメラ17側に透過させるハーフミラー43と、ハーフミラー43を透過した試料10の表面からの反射光を接眼レンズ16およびカメラ17に分割するハーフミラー44とを備える。対物レンズ22が図4における負荷伝達軸36の位置、すなわち試料10に保持された試験片100に形成されたくぼみの観察位置に配置された場合には、試料10および試験片100の表面からの反射光が、押圧部35の中空部、対物レンズ22、ハーフミラー43、44を介して、接眼レンズ16およびカメラ17に入射する。これにより、接眼レンズ16により試験片100の拡大像を観察できるとともに、カメラ17により撮影した拡大像をコンピュータ50における表示部55に表示することができる。その他の対物レンズ23、24、25がくぼみの観察位置に配置された場合も、対物レンズ22による場合と同様である。   The optical system includes an LED light source 41, a light tube 42 that guides light from the LED light source 41 in the horizontal direction, and light guided by the light tube 42 to illuminate the sample 10 from above into the hollow portion of the pressing portion 35. A half mirror 43 that guides the reflected light from the surface of the sample 10 to the camera 17 side and a half that divides the reflected light from the surface of the sample 10 that has passed through the half mirror 43 into the eyepiece 16 and the camera 17. And a mirror 44. When the objective lens 22 is disposed at the position of the load transmission shaft 36 in FIG. 4, that is, at the observation position of the depression formed in the test piece 100 held by the sample 10, the objective lens 22 is removed from the surface of the sample 10 and the test piece 100. The reflected light is incident on the eyepiece 16 and the camera 17 through the hollow portion of the pressing portion 35, the objective lens 22, and the half mirrors 43 and 44. Accordingly, an enlarged image of the test piece 100 can be observed with the eyepiece 16, and an enlarged image taken by the camera 17 can be displayed on the display unit 55 in the computer 50. The case where the other objective lenses 23, 24, and 25 are disposed at the observation position of the indentation is the same as the case of using the objective lens 22.

図8は、圧子21により試験片100にくぼみを形成する様子を模式的に示す説明図であり、図9は、試験片100に形成されたくぼみを示す平面図である。   FIG. 8 is an explanatory view schematically showing how the indenter 21 forms a recess in the test piece 100, and FIG. 9 is a plan view showing the recess formed in the test piece 100.

圧子19、21のうち、圧子21は、硬さ試験としてのビッカース硬さ試験を実行するためのものであり、その先端は四角錐形状となっている。この圧子21は、図8に示すように、図7に示す負荷機構の作用により試験片100の表面に深さhだけ押し込まれる。そして、その試験力を解除し、図1に示すターレット20を回転させて所望の倍率の対物レンズを試験片100と対向する位置に移動させる。対物レンズ、カメラ17を介して得られた試験片100の表面に形成されたくぼみの画像から、くぼみの対角線長さd[d=(dx+dy)/2]を測定する(図9参照)。ビッカース硬さは、試験力を、底面が正方形で頂点の角度が圧子21と同じ角錐であると仮定したくぼみの表面積で割って得られる値に比例する。そして、くぼみの対角線長さd(mm:ミリメートル)から求められたくぼみの表面積と試験力から、ビッカース硬さが算出される。   Of the indenters 19 and 21, the indenter 21 is for executing a Vickers hardness test as a hardness test, and the tip thereof has a quadrangular pyramid shape. As shown in FIG. 8, the indenter 21 is pushed into the surface of the test piece 100 by a depth h by the action of the load mechanism shown in FIG. Then, the test force is released, and the turret 20 shown in FIG. 1 is rotated to move the objective lens having a desired magnification to a position facing the test piece 100. The diagonal length d [d = (dx + dy) / 2] of the dent is measured from the image of the dent formed on the surface of the test piece 100 obtained through the objective lens and the camera 17 (see FIG. 9). The Vickers hardness is proportional to the value obtained by dividing the test force by the surface area of the indentation assuming that the bottom surface is square and the apex angle is the same pyramid as the indenter 21. Then, the Vickers hardness is calculated from the surface area of the dent and the test force obtained from the diagonal length d (mm: millimeter) of the dent.

ここで、試験力をF(N:ニュートン)とした場合に、ビッカース硬さHVは、下記の式(1)で表される。   Here, when the test force is F (N: Newton), the Vickers hardness HV is expressed by the following formula (1).

HV = 0.1891(F/d) ・・・・・(1)
なお、圧子19、21のうち、他方の圧子19としては、例えば、ヌープ硬さ試験に使用される菱形のピラミッド型の圧子が使用される。
HV = 0.1891 (F / d 2 ) (1)
Of the indenters 19 and 21, the other indenter 19 is, for example, a rhombus pyramid indenter used in a Knoop hardness test.

図10は、この発明に係る硬さ試験機の主要な制御系を示すブロック図である。   FIG. 10 is a block diagram showing a main control system of the hardness tester according to the present invention.

この硬さ試験機は、装置全体を制御する制御部80を備える。この制御部80は、上述したカメラ17、液晶表示部59、LED光源41、変位検出器60、電磁コイル34、コンピュータ50、ターレット20を回転させるためのモータ30およびXYステージ12をX、Y、Z方向に移動させるためのモータ13、14、15と接続されている。さらに、この制御部80は、硬さ試験機を動作させるための各種情報を記憶する記憶部81と接続されている。   This hardness tester includes a control unit 80 that controls the entire apparatus. The control unit 80 includes the above-described camera 17, liquid crystal display unit 59, LED light source 41, displacement detector 60, electromagnetic coil 34, computer 50, motor 30 for rotating the turret 20, and the XY stage 12 as X, Y, It is connected to motors 13, 14, and 15 for moving in the Z direction. Further, the control unit 80 is connected to a storage unit 81 that stores various information for operating the hardness tester.

図11は、コンピュータ50における主要な機能的構成を示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram showing the main functional configuration of the computer 50. As shown in FIG.

コンピュータ50は、本体56内に、試験片100に試験位置を設定するための試験位置設定手段85と、設定された複数の試験位置を表す試験パターンを記憶するための記憶部89を備える。さらに、試験位置設定手段85は、複数の試験位置が所定の条件に従ってパターン化された設定パターンを利用して試験片100に試験位置を設定するときに所望の設定パターンを選択する設定パターン選択手段86と、先に試験片100に複数の設定パターンを組み合わせて設定された試験パターンを他の試験片100に適用するときに、試験パターンを一時的に保存させた記憶部89から試験パターンの画像を読み出して試験片100の画像上に転写する転写手段87と、転写された試験パターンの画像を試験片100の形状に関連付けられた方向がそろうように移動させるための移動手段88を備える。   The computer 50 includes in the main body 56 a test position setting unit 85 for setting a test position on the test piece 100 and a storage unit 89 for storing test patterns representing a plurality of set test positions. Further, the test position setting unit 85 selects a desired setting pattern when setting the test position on the test piece 100 using a setting pattern in which a plurality of test positions are patterned according to a predetermined condition. 86, when applying a test pattern previously set by combining a plurality of setting patterns to the test piece 100 to another test piece 100, an image of the test pattern from the storage unit 89 temporarily storing the test pattern Is transferred and transferred onto the image of the test piece 100 and moving means 88 for moving the image of the transferred test pattern so that the directions associated with the shape of the test piece 100 are aligned.

次に、以上のような構成を有する硬さ試験機を使用して、硬さ試験を行う場合の、試験位置の設定動作について説明する。図12は、固定具70の各固定部75に試料10を固定した状態を示す平面図である。図13は、試験位置の設定を説明する模式図である。なお、図13では、試験片100の一部の領域(後述する歯車の先端部分)のみを抽出し、簡略化して図示している。また、図14は、試験位置を設定する手順を説明するフローチャートである。   Next, the test position setting operation when a hardness test is performed using the hardness tester having the above-described configuration will be described. FIG. 12 is a plan view showing a state in which the sample 10 is fixed to each fixing portion 75 of the fixing tool 70. FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the setting of the test position. In FIG. 13, only a partial region of the test piece 100 (a gear tip portion to be described later) is extracted and illustrated in a simplified manner. FIG. 14 is a flowchart for explaining the procedure for setting the test position.

微小寸法の試験片100に試験を行うときには、試験片100の硬さに影響を及ぼさない方法で樹脂モールドした試料10を、試験中にズレないように固定具70の各固定部75に固定することで、XYステージ12上に載置する。図12に示すように、この実施形態では、歯車の一部である鋼製の同一形状の試験片100を各々保持させた試料10を固定部75に固定して、連続して試験をおこなうときの試験位置を設定する動作について説明する。   When the test is performed on the test piece 100 having a small size, the sample 10 that is resin-molded by a method that does not affect the hardness of the test piece 100 is fixed to each fixing portion 75 of the fixture 70 so as not to be displaced during the test. Thus, it is placed on the XY stage 12. As shown in FIG. 12, in this embodiment, when the samples 10 each holding a steel test piece 100 having the same shape as a part of a gear are fixed to the fixing portion 75 and the test is continuously performed. The operation for setting the test position will be described.

まず、ターレット20を回転させて、低倍率の対物レンズ22を試料10と対向する位置に移動させ、対物レンズ22を介して取得された画像を、表示部55に表示させるとともに、パーソナルコンピュータ50により試験片100の形状を読み取る(ステップS1)。なお、この実施形態では、試料10には同一形状の試験片100が、各1個保持されていることから、固定部75の領域単位ごとに、試験片100の形状を1〜4のグループに分けたグループ認識を行っている(ステップS2)。すなわち、図12に示す上板部材71に形成された各試料10の円形状の領域内での試験片100の形状と配置に関する情報を、紙面左上の試料10の円形状の領域をグループ1、紙面右上の試料10の円形状の領域をグループ2、紙面左下の試料10の円形状の領域をグループ3、紙面右下の試料10の円形状の領域をグループ4として、1〜4のグループごとに記憶させる。   First, the turret 20 is rotated, the low-magnification objective lens 22 is moved to a position facing the sample 10, and an image acquired via the objective lens 22 is displayed on the display unit 55, and at the same time by the personal computer 50. The shape of the test piece 100 is read (step S1). In this embodiment, since one specimen 100 having the same shape is held in the sample 10, the shape of the specimen 100 is divided into groups 1 to 4 for each region unit of the fixing portion 75. Divided group recognition is performed (step S2). That is, information on the shape and arrangement of the test piece 100 in the circular area of each sample 10 formed on the upper plate member 71 shown in FIG. For each group 1-4, the circular area of the sample 10 in the upper right of the page is group 2, the circular area of the sample 10 in the lower left of the page is group 3, and the circular area of the sample 10 in the lower right of the page is group 4. Remember me.

このようなグループ認識は、試料10の中での試験片100の配置および形状に関連付けられた複数の試験位置等の情報の管理単位を設定するものである。この実施形態では、上板部材71に形成された各試料10の円形状の各領域、言い換えると試料10ごとにグループ分けして1つの情報管理単位とすることで、表示部55の画面上に示される複数の試験位置のうち、1つの試験パターンとして記憶させる範囲を予め画定している。また、この実施形態では1つのグループは試料10のほぼ全体としているが、グループは試料全体とは限られず試料の一部と設定してもよい。なお、試験パターンは、表示部55の画面上に示される複数の試験位置を、各試験位置の位置関係を維持した状態で1つの操作対象として取り扱うことが可能なものである。   Such group recognition sets a management unit of information such as a plurality of test positions associated with the arrangement and shape of the test piece 100 in the sample 10. In this embodiment, each region of the circular shape of each sample 10 formed on the upper plate member 71, in other words, is grouped for each sample 10 to form one information management unit on the screen of the display unit 55. Of the plurality of test positions shown, a range to be stored as one test pattern is defined in advance. Further, in this embodiment, one group is substantially the entire sample 10, but the group is not limited to the entire sample and may be set as a part of the sample. Note that the test pattern can handle a plurality of test positions shown on the screen of the display unit 55 as one operation target while maintaining the positional relationship between the test positions.

次に、オペレータがキーボード57およびマウス58を利用して表示部55に表示された1の試験片100に対して圧子21を押し込んで硬さを計測すべき試験位置を設定する。この実施形態では、図12において紙面左上に配置された試料10をグループ1(第1のグループ)と認識し、まず、このグループ1の試験片100の試験位置を設定する(ステップS3)。このときには、パーソナルコンピュータ50の本体56内に機能として保持させた画像処理機能を用いて、図12において左上に配置された試料10の試験片100の画像を表示部55に拡大して表示させてもよく、ステージ12を移動させるとともに、ターレット20を回転させて対物レンズ23を図12において左上に配置された試料10の試験片100の表面と対向する位置に移動させ、対物レンズ23を介して取得された試験片100の表面の画像を、表示部55に表示させてもよい。   Next, the operator pushes the indenter 21 into one test piece 100 displayed on the display unit 55 using the keyboard 57 and the mouse 58 to set a test position where the hardness is to be measured. In this embodiment, the sample 10 arranged at the upper left in FIG. 12 is recognized as group 1 (first group), and first, the test position of the test piece 100 of this group 1 is set (step S3). At this time, the image processing function held as a function in the main body 56 of the personal computer 50 is used to enlarge and display the image of the test piece 100 of the sample 10 arranged at the upper left in FIG. In addition, the stage 12 is moved, and the turret 20 is rotated to move the objective lens 23 to a position facing the surface of the test piece 100 of the sample 10 arranged at the upper left in FIG. The acquired image of the surface of the test piece 100 may be displayed on the display unit 55.

グループ1の試験片100に対する試験位置の設定は、以下の手順により実行される。図13(a)は、グループ1の試験片100の一部領域に試験位置を設定した様子を示している。歯車は互いに噛み合う歯面の耐摩耗性を確保するために焼入れが行われる。試験位置とこれに対応する試験力等の試験条件は、焼入れによる硬化層深さに応じて、試験片100内の位置によって異なる。このため、複数の試験位置がパターン化された設定パターンを、予めパーソナルコンピュータ50の記憶装置(例えばROM)または制御部80に接続された記憶部81に記憶させている。そして、所望の設定パターンをオペレータが入力手段を介して選択することにより、複数の試験位置を試験片100に設定できるようにしている。設定パターンは、試験片100の材質や形状に応じて複数用意されており、設定パターンの試験片100への適用は、所望の設定パターンに対するオペレータのマウス58等を用いた選択信号の入力を受けて、試験片100の端縁からの距離やくぼみ中心間の距離等、試験規格に定められた条件を充足する位置を試験位置として設定するプログラムの実行により実現される。   The setting of the test position for the test piece 100 of group 1 is executed according to the following procedure. FIG. 13A shows a state in which a test position is set in a partial region of the test piece 100 of group 1. The gears are quenched to ensure wear resistance of the tooth surfaces meshing with each other. Test conditions such as the test position and the test force corresponding to the test position vary depending on the position in the test piece 100 according to the hardened layer depth by quenching. Therefore, a setting pattern in which a plurality of test positions is patterned is stored in advance in a storage device (for example, ROM) of the personal computer 50 or the storage unit 81 connected to the control unit 80. A plurality of test positions can be set on the test piece 100 by the operator selecting a desired setting pattern via the input means. A plurality of setting patterns are prepared in accordance with the material and shape of the test piece 100, and application of the setting pattern to the test piece 100 receives an input of a selection signal using an operator's mouse 58 or the like for the desired setting pattern. Thus, it is realized by executing a program that sets a position that satisfies the conditions defined in the test standard, such as the distance from the edge of the test piece 100 and the distance between the center of the indentations, as the test position.

図13(a)では、各試験位置を白丸で示すように、硬化層の硬さを計測するために、試験片100の外縁(エッジ)に沿って複数の試験位置を設定する設定パターンと、試験片100の焼入れがされていない部分での硬さを計測するために、試験片100の外縁(エッジ)から垂直な方向に複数の試験位置を設定する設定パターンを適用した例を示している。なお、設定パターンを適用した後に、オペレータが表示部55に表示された画像上の位置をマウス58で指定すること等により、試験位置を1点ずつ削除および/または追加することも可能である。しかる後、グループ1の試験片100に設定された全ての試験位置を、グループ1の試験パターンとしてパーソナルコンピュータ50の本体56内の記憶部89に記憶させる(ステップS4)。   In FIG. 13 (a), a setting pattern for setting a plurality of test positions along the outer edge (edge) of the test piece 100 in order to measure the hardness of the cured layer, as indicated by white circles, An example is shown in which a setting pattern for setting a plurality of test positions in a direction perpendicular to the outer edge (edge) of the test piece 100 is applied in order to measure the hardness of the test piece 100 that has not been quenched. . Note that after applying the setting pattern, it is possible to delete and / or add test positions one by one, for example, by the operator specifying the position on the image displayed on the display unit 55 with the mouse 58. Thereafter, all the test positions set in the test piece 100 of group 1 are stored in the storage unit 89 in the main body 56 of the personal computer 50 as a test pattern of group 1 (step S4).

従来は、複数の試験片100がXYステージ12上に載置された複数の試験片100について連続して試験を行う場合には、各試験片100に設定パターンを適用する動作や、オペレータが表示部55に表示された画像上の位置をマウス58で指定する動作が、全ての試験片100に対して繰り返し行なわれていた。   Conventionally, in the case where a plurality of test pieces 100 on which the plurality of test pieces 100 are placed on the XY stage 12 are continuously tested, an operation for applying a setting pattern to each test piece 100 or an operator's display is performed. The operation of designating the position on the image displayed on the section 55 with the mouse 58 has been repeatedly performed for all the test pieces 100.

これに対し、この発明を適用した材料試験機においては、1の試験片100について異なる複数の設定パターンを適用して設定した全ての試験位置を、試験パターンとしてパーソナルコンピュータ50の本体56内の記憶部89に記憶させる。そして、他の試験片100の試験位置を設定するときには、この記憶された試験パターンを読出して適用することにより、他の試験片100への試験位置の設定を一括して行えるようにしている。この実施形態では、グループ1の試験パターンを、他のグループ2〜4に適用して、グループ2〜4の試験片100に対する試験位置の設定にかかる時間を短縮している。   On the other hand, in the material testing machine to which the present invention is applied, all test positions set by applying a plurality of different setting patterns to one test piece 100 are stored as test patterns in the main body 56 of the personal computer 50. Store in the unit 89. And when setting the test position of the other test piece 100, the stored test pattern is read and applied, so that the test position can be set to the other test piece 100 at a time. In this embodiment, the test pattern of group 1 is applied to other groups 2 to 4 to shorten the time required for setting the test position for the test pieces 100 of groups 2 to 4.

図13(b)および(c)は、他の試験片100に対して、1の試験片100に設定した試験位置の試験パターンを適用する様子を示している。図12に示すように、同一形状の複数の試験片100に対して試験を行うとしても、樹脂モールドする時に、全ての試験片100が試料10の同じ位置に保持されるものではなく、固定部75に試料10を固定するときも、試験片100の形状の向きを全ての試料10で同一にすることはできない。このため、図13(b)に示すように、図13(a)の試験パターンを複写した後に、図13(c)に示すように、試験片100の形状の向きに対して、回転させることにより、所望の位置に各試験位置を設定している。   FIGS. 13B and 13C show a state in which a test pattern at a test position set on one test piece 100 is applied to another test piece 100. As shown in FIG. 12, even if a test is performed on a plurality of test pieces 100 having the same shape, not all the test pieces 100 are held at the same position of the sample 10 when resin molding is performed. Even when the sample 10 is fixed to 75, the direction of the shape of the test piece 100 cannot be the same for all the samples 10. For this reason, as shown in FIG. 13 (b), after copying the test pattern of FIG. 13 (a), it is rotated with respect to the direction of the shape of the test piece 100 as shown in FIG. 13 (c). Thus, each test position is set at a desired position.

このように、グループ1の試験片100に設定した複数の試験位置の情報である試験パターンを記憶部89から読出して、グループ2の試料10の画像上に転写する(ステップS6)。そして、グループ2の試料10の円形状の領域における試験片100の位置および向きに合わせて複写された試験パターンを上下左右(表示部55に表示された画像平面におけるX−Y方向)に移動および/または回転させる(ステップS7)。これにより、グループ2の試験片100に複数の試験位置が一括して設定される。そして、グループ1の試験パターンを移動させたことで変換された各試験位置の座標を、グループ2に設定された試験位置としてコンピュータ50の本体56内の記憶部89に保存する(ステップS8)。さらに、複数の試験位置の座標は、グループ2におけるXYステージの移動に対応付けられた座標系に変換され、制御部80を介して記憶部81に記憶され、後に試験が実行されるときに、XYステージ12の移動量の算出に利用される。   As described above, the test patterns, which are information on the plurality of test positions set on the test piece 100 of the group 1, are read from the storage unit 89 and transferred onto the image of the sample 10 of the group 2 (step S6). Then, the test pattern copied in accordance with the position and orientation of the test piece 100 in the circular region of the sample 10 of the group 2 is moved up and down, left and right (XY direction in the image plane displayed on the display unit 55) and / Or rotate (step S7). As a result, a plurality of test positions are collectively set on the test piece 100 of group 2. Then, the coordinates of each test position converted by moving the test pattern of group 1 are stored in the storage unit 89 in the main body 56 of the computer 50 as the test position set in group 2 (step S8). Further, the coordinates of the plurality of test positions are converted into a coordinate system associated with the movement of the XY stage in the group 2, stored in the storage unit 81 via the control unit 80, and later when the test is executed. This is used to calculate the movement amount of the XY stage 12.

グループ3およびグループ4の試験片100についても同様に、グループ1の試験パターンの画像の他のグループの画像上への転写と移動により、一括して複数の試験位置を設定する。すなわち、第1のグループであるグループ1の試験パターンを適用可能な他のグループに対して、試験位置を設定する場合には(ステップS5)、上述したステップS6からS8を繰り返す。そして、全てのグループへの試験パターンの適用が終わると、先の試験パターンを利用した他の試験片100への試験位置の設定は終了する。   Similarly, for the test pieces 100 of group 3 and group 4, a plurality of test positions are collectively set by transferring and moving an image of the test pattern of group 1 onto an image of another group. That is, when setting a test position for another group to which the test pattern of group 1 as the first group can be applied (step S5), steps S6 to S8 described above are repeated. When the application of the test pattern to all the groups is finished, the setting of the test position on the other test piece 100 using the previous test pattern is finished.

なお、上述した実施形態では、試料10に保持されている試験片100の形状が全て同じものについて説明しているが、この発明においては、このような試験片100に対する試験位置の設定に限定されるものではない。すなわち、各試験片100の少なくとも一部が同一形状であれば、その同一形状部分について、図13を参照して説明した試験パターンを利用して複数の試験位置を容易に設定することが可能である。すなわち、同一形状部分について先に設定された複数の試験位置を試験パターンとして記憶させておき、他の試験片100の同一形状部分にそれぞれ適用すればよい。この場合には、オペレータがマウス58などを使用して画定した表示部55の画面上の領域内での複数の試験位置の相互の位置関係を固定して1つの操作対象(オブジェクト)とすることで、試験パターンとして記憶させる。したがって、図13に示すように、試験パターンの画像は、個々の試験位置の位置関係を維持した状態で移動する。   In the above-described embodiment, the test piece 100 held by the sample 10 is described as having the same shape. However, in the present invention, the test position is set to the test piece 100. It is not something. That is, if at least a part of each test piece 100 has the same shape, a plurality of test positions can be easily set using the test pattern described with reference to FIG. is there. That is, a plurality of test positions previously set for the same shape portion may be stored as a test pattern and applied to the same shape portion of another test piece 100. In this case, the mutual positional relationship of a plurality of test positions in the area on the screen of the display unit 55 defined by the operator using the mouse 58 or the like is fixed to be one operation target (object). And stored as a test pattern. Therefore, as shown in FIG. 13, the image of the test pattern moves while maintaining the positional relationship between the individual test positions.

また、上述した実施形態では、4個の固定部75に全て同一形状の試験片100を保持する試料10を固定した例を示しているが、同一形状の試験片100を保持した試料10が少なくとも2個、固定具70に配置されていれば、先に設定して記憶されたグループの試験パターンを他のグループに適用することで、試験位置の設定時間を従来よりも短縮することができる。例えば、形状が異なる試験片100を保持する2種類の試料10を2個ずつ、4個の固定部75に配置した場合には、図14を参照して説明したステップS1からS8の手順を試料10の種類ごとに実行させればよい。   In the above-described embodiment, an example in which the sample 10 holding the test piece 100 having the same shape is fixed to the four fixing portions 75 is shown. However, the sample 10 holding the test piece 100 having the same shape is at least If two pieces are arranged on the fixture 70, the test position setting time can be shortened compared to the conventional case by applying the test pattern of the group set and stored in advance to other groups. For example, when two types of two samples 10 holding test pieces 100 having different shapes are arranged in four fixing portions 75, the procedure of steps S1 to S8 described with reference to FIG. What is necessary is just to perform every 10 types.

XYステージ12上に載置された全ての試験片100の全ての試験位置の設定が完了すると、全ての試験片100に対して、順次試験が実行される。このとき、制御部80は、モータ30を駆動してターレット20を回転させ、圧子21を試験片100の表面に対向配置させるとともに、モータ13およびモータ14を駆動して設定された試験位置と圧子21の負荷軸の軸心が一致するように、XYステージ12を移動させる。そして、XYステージ12の移動が完了すると、制御部80は、負荷機構を制御することにより、所定の試験力で圧子21を試験片100の表面に押し付ける。   When the setting of all the test positions of all the test pieces 100 placed on the XY stage 12 is completed, the tests are sequentially performed on all the test pieces 100. At this time, the control unit 80 drives the motor 30 to rotate the turret 20 to place the indenter 21 so as to face the surface of the test piece 100 and also to drive the motor 13 and the motor 14 to set the test position and the indenter. The XY stage 12 is moved so that the axis of the load shaft 21 coincides. When the movement of the XY stage 12 is completed, the controller 80 presses the indenter 21 against the surface of the test piece 100 with a predetermined test force by controlling the load mechanism.

また、試験片100の表面へのくぼみの形成が終わると、表示部55に表示される画像の視野範囲を、くぼみの計測に適した視野範囲に切り替えるため、制御部80は、モータ30を駆動してターレット20を回転させることにより、対物レンズ24を試験片100の表面に対向する位置に移動させる。制御部80は、図9に示すように、対物レンズ24を介して得られた画像を用いて、くぼみの対角線長さdを計測し、ビッカース硬さを算出する。   When the formation of the depression on the surface of the test piece 100 is finished, the control unit 80 drives the motor 30 in order to switch the field of view of the image displayed on the display unit 55 to a field of view suitable for the measurement of the depression. Then, the objective lens 24 is moved to a position facing the surface of the test piece 100 by rotating the turret 20. As shown in FIG. 9, the control unit 80 measures the diagonal length d of the indentation using the image obtained via the objective lens 24, and calculates the Vickers hardness.

上述したように、この発明に係る硬さ試験機においては、少なくとも一部に同一形状を有する複数の試験片100に、複数の試験位置を設定して連続して試験を行うときに、1の試験片100の他の試験片100と共通する形状部分に設定した複数の試験位置を試験パターンとして記憶させ、その他の試験片100に試験位置を設定するときには、試験パターンを読出して適用することで、複数の試験片100に対する複数の試験位置の設定作業を容易化している。このため、この発明に係る硬さ試験機では、試験位置の設定に多くの時間を割く必要がなくなり、複数の試験片100に対して試験を行うときの、試験位置の設定から試験開始までの時間を大幅に短縮することが可能となる。   As described above, in the hardness tester according to the present invention, when a plurality of test positions are set on a plurality of test pieces 100 having at least a part of the same shape and a test is continuously performed, When a plurality of test positions set in a shape portion common to the other test pieces 100 are stored as test patterns and the test positions are set in the other test pieces 100, the test patterns are read and applied. The operation of setting a plurality of test positions for a plurality of test pieces 100 is facilitated. For this reason, in the hardness tester according to the present invention, it is not necessary to spend a lot of time for setting the test position, and from the setting of the test position to the start of the test when testing a plurality of test pieces 100. Time can be greatly reduced.

10 試料
11 テーブル
12 XYステージ
13 モータ
14 モータ
15 モータ
16 接眼レンズ
17 カメラ
18 表示部
19 圧子
20 ターレット
21 圧子
22 対物レンズ
23 対物レンズ
24 対物レンズ
25 対物レンズ
26 つまみ
27 軸筒
28 回転軸
29 ベアリング
30 モータ
31 軸
32 レバー
33 永久磁石
34 電磁コイル
35 押圧部
36 負荷伝達軸
38 ネジ
41 LED光源
42 光筒
43 ハーフミラー
44 ハーフミラー
50 コンピュータ
53 ラック
54 ピニオン
55 表示部
56 本体
57 キーボード
58 マウス
59 液晶表示部
60 変位検出器
61 板バネ
62 支持部材
63 支持部材
70 固定具
71 上板部材
72 下板部材
73 柱部材
74 ボルト孔
75 固定部
76 押さえネジ部
78 固定ツメ部
85 試験位置設定手段
86 設定パターン選択手段
87 転写手段
88 移動手段
89 記憶部
100 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sample 11 Table 12 XY stage 13 Motor 14 Motor 15 Motor 16 Eyepiece 17 Camera 18 Display part 19 Indenter 20 Turret 21 Indenter 22 Objective lens 23 Objective lens 24 Objective lens 25 Objective lens 26 Knob 27 Shaft cylinder 28 Rotating shaft 29 Bearing 30 Motor 31 shaft 32 lever 33 permanent magnet 34 electromagnetic coil 35 pressing portion 36 load transmission shaft 38 screw 41 LED light source 42 light tube 43 half mirror 44 half mirror 50 computer 53 rack 54 pinion 55 display portion 56 main body 57 keyboard 58 mouse 59 liquid crystal display Unit 60 Displacement detector 61 Plate spring 62 Support member 63 Support member 70 Fixing tool 71 Upper plate member 72 Lower plate member 73 Column member 74 Bolt hole 75 Fixing portion 76 Holding screw portion 78 Fixing Claw part 85 Test position setting means 86 Setting pattern selection means 87 Transfer means 88 Moving means 89 Storage part 100 Test piece

Claims (4)

複数の試験片に対して連続して試験を行う硬さ試験機であって、
それぞれ1以上の試験片を保持した試料の固定部が複数設けられた固定具が配設され、前記固定具に固定された試料をXY方向に移動させるXYステージと、
前記XYステージをZ方向に移動させる昇降機構と、
試験片の表面にくぼみを形成するための圧子と、
試験位置において前記圧子を各試験片の表面に押し付けることにより前記圧子に試験力を付与する負荷機構と、
前記試料における試験片の形状および試験片の表面に形成されたくぼみを観察するための複数の対物レンズと、
前記圧子および前記対物レンズを支持するとともに、前記圧子または前記対物レンズのいずれかを前記試料と対向する位置に移動させる切替部材と、
前記対物レンズを介して取得した画像を表示する表示部と、
試験片に複数の試験位置を設定する試験位置設定手段と、
を備え、
前記試験位置設定手段により設定された複数の試験位置を試験パターンとして記憶する記憶部をさらに備え、
前記試験位置設定手段は、前記ステージ上に載置された試料における複数の試験片が少なくとも一部に同一形状を有するときに、当該同一形状部分について、先に設定された試験パターンを前記記憶部から読出して、他の試験片の同一形状部分に適用して試験位置を設定することを特徴とする硬さ試験機。
A hardness tester for continuously testing a plurality of test pieces,
An XY stage in which a fixture having a plurality of sample fixing portions each holding one or more test pieces is provided, and the sample fixed to the fixture is moved in the XY direction;
An elevating mechanism for moving the XY stage in the Z direction;
An indenter for forming a depression on the surface of the test piece;
A load mechanism for applying a test force to the indenter by pressing the indenter against the surface of each test piece at a test position;
A plurality of objective lenses for observing the shape of the test piece in the sample and the depression formed on the surface of the test piece;
A switching member that supports the indenter and the objective lens, and moves either the indenter or the objective lens to a position facing the sample;
A display unit for displaying an image acquired through the objective lens;
Test position setting means for setting a plurality of test positions on the test piece;
With
A storage unit for storing a plurality of test positions set by the test position setting means as a test pattern;
When the plurality of test pieces in the sample placed on the stage have the same shape at least in part, the test position setting means stores a test pattern previously set for the same shape portion in the storage unit The hardness tester is characterized in that the test position is set by reading from the test piece and applying it to the same shape part of another test piece.
請求項1に記載の硬さ試験機において、
前記試験位置設定手段は、前記固定具に固定された位置ごとに前記試料を認識し、第1の試料に設定された複数の試験位置である試験パターンを前記記憶部に記憶させた後、他の試料に前記記憶部から読出した第1の試料に設定した試験パターンを適用して試験位置を設定する硬さ試験機。
The hardness tester according to claim 1,
The test position setting means recognizes the sample for each position fixed to the fixing tool, stores a test pattern that is a plurality of test positions set in the first sample in the storage unit, and the like. A hardness tester that sets the test position by applying the test pattern set to the first sample read from the storage unit to the sample.
請求項1または請求項2に記載の硬さ試験機において、
前記試験位置設定手段は、
前記記憶部から読出した試験パターンの画像を、前記表示部に表示された試料の画像上に転写する試験パターン転写手段と、
前記転写手段により転写され、前記表示部に表示された試料の画像上に重ね合わせて表示された試験パターンを試験片の形状に関連付けられた方向がそろうように回転および/または上下左右に移動させる移動手段と、
を備える硬さ試験機。
In the hardness tester according to claim 1 or 2,
The test position setting means includes
A test pattern transfer means for transferring an image of a test pattern read from the storage unit onto an image of a sample displayed on the display unit;
The test pattern transferred by the transfer means and displayed superimposed on the sample image displayed on the display unit is rotated and / or moved vertically and horizontally so that the direction associated with the shape of the test piece is aligned. Transportation means;
Hardness tester equipped with.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の硬さ試験機において、
前記固定具には、2行2列に4個の固定部が設けられている硬さ試験機。
In the hardness tester according to any one of claims 1 to 3,
A hardness tester in which the fixing device is provided with four fixing portions in two rows and two columns.
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