JP6468134B2 - Hardness testing machine - Google Patents

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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XY方向に移動させるXYステージと、試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、この圧子を試験片の表面に押し付けるための負荷機構と、試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察するための対物レンズやCCDカメラを備えた観察機構と、圧子と対物レンズとを支持して回転することにより圧子または対物レンズを試験位置と対向配置するためのターレットと、を備える。そして、観察機構により観察した圧痕のサイズに基づいて試験片の硬さを判定する構成となっている。   The hardness tester includes an XY stage for moving the test piece in the XY direction, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, a load mechanism for pressing the indenter against the surface of the test piece, In order to place the indenter or objective lens opposite the test position by supporting and rotating the observation mechanism equipped with an objective lens and CCD camera for observing the size of the indentation formed on the surface and the CCD camera A turret. And it is the structure which determines the hardness of a test piece based on the size of the indent observed by the observation mechanism.

特許文献1には、負荷機構により圧子を試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、観察機構により試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、観察された圧痕のサイズから試験片の硬さを判定する判定工程とを、連続して自動的に実行する硬さ試験機が開示されている。   In Patent Document 1, a pressing process in which an indenter is pressed against the surface of a test piece by a load mechanism, an observation process in which the size of the indentation formed on the surface of the test piece is observed by an observation mechanism, and a test based on the size of the observed indentation. A hardness tester that automatically and continuously executes a determination step for determining the hardness of a piece is disclosed.

また、特許文献2には、硬化層深さ評価を実行する場合において、試料形状データ上に予め試験位置をプログラミングする硬さ試験機が開示されている。   Further, Patent Document 2 discloses a hardness tester that pre-programs a test position on sample shape data when performing a hardened layer depth evaluation.

特開2015−59756号公報JP2015-59756A 特開2014−126417号公報JP 2014-126417 A

焼入れ鋼材の表面硬化処理がなされた材料の硬さ試験に関し、JIS(日本工業規格) G 0557においては、「鋼の浸炭硬化層深さ測定方法」が規定されており、JIS G 0559においては、「鋼の炎焼入及び高周波焼入硬化層深さ測定方法」が規定されている。このような硬化層深さ測定においては、試料としての試験片の表面(焼入れ面)から内部に向かって複数点の硬さ試験を行い、硬さ推移曲線を作成する。そして、「有効硬化層深さ」を測定するときには、試験片の表面から予め指定された硬さとなる位置までの距離が計測される。また、「全硬化層深さ」を測定するときには、試験片の表面から硬化層と生地との硬さが区別できなくなる位置までの距離が計測される。   Regarding the hardness test of the material subjected to the surface hardening treatment of the hardened steel material, JIS (Japanese Industrial Standard) G 0557 defines “a method for measuring the depth of the carburized hardened layer of steel”. In JIS G 0559, “Method for measuring flame quenching of steel and induction hardening hardened layer depth” is prescribed. In the measurement of the depth of the hardened layer, a hardness transition curve is created by performing a plurality of hardness tests from the surface (quenched surface) of the test piece as a sample toward the inside. And when measuring the "effective hardened layer depth", the distance from the surface of a test piece to the position which becomes the hardness designated beforehand is measured. Further, when measuring the “total cured layer depth”, the distance from the surface of the test piece to the position where the hardness of the cured layer and the fabric cannot be distinguished is measured.

このような有効硬化層深さや全硬化層深さを、負荷機構により圧子を試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、観察機構により試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、観察された圧痕のサイズから試験片の硬さを判定する判定工程とを、複数の試験点に対して連続して自動的に実行する硬さ試験機により測定する場合においては、試験点数の設定が困難であり、また、試験点数の設定に熟練を要するという問題が生ずる。すなわち、試験点数を多く設定した場合においては、本来不要な試験点に対しても硬さ試験が行われることになり、試験効率が悪化する。一方、試験点数を少なく設定した場合には、必要な試験点の硬さ試験が行われないことになり、再度、追加の硬さ試験を実行する必要が生ずる。   Such an effective hardened layer depth or total hardened layer depth is a pressing process in which the indenter is pressed against the surface of the test piece by the load mechanism, and an observation process in which the size of the indentation formed on the surface of the test piece is observed by the observation mechanism; In the case of measuring the hardness of the test piece from the size of the observed indentation with a hardness tester that automatically and continuously executes a plurality of test points, the number of test points Setting is difficult, and there is a problem that skill is required to set the number of test points. That is, when a large number of test points are set, the hardness test is performed even on originally unnecessary test points, and the test efficiency deteriorates. On the other hand, when the number of test points is set to be small, the hardness test of the necessary test points is not performed, and it is necessary to perform an additional hardness test again.

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、有効硬化層深さまたは全硬化層深さを測定する場合に、必要かつ十分な試験点数において硬さ試験を実行し得る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 problems, and a hardness test capable of executing a hardness test at a necessary and sufficient number of test points when measuring an effective cured layer depth or a total cured layer depth. The purpose is to provide a machine.

請求項1に記載の発明は、試験片をXY方向に移動させるXYステージと、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記圧子を前記試験片の表面に押し付けるための負荷機構と、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察機構と、前記観察機構により観察した圧痕のサイズに基づいて前記試験片の硬さを判定する硬さ判定部と、前記負荷機構により前記圧子を前記試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、前記観察機構により前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、前記硬さ判定部により前記試験片の硬さを判定する判定工程とからなる硬さ測定動作を、前記試験片をXY方向に移動させながら複数回繰り返して実行させる制御部と、を備える硬さ試験機において、前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さが、予め設定された設定値以下となったときに、前記硬さ測定動作を終了させることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is an XY stage for moving a test piece in the XY direction, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, and a load mechanism for pressing the indenter against the surface of the test piece. An observation mechanism for observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece, a hardness determination unit for judging the hardness of the test piece based on the size of the indentation observed by the observation mechanism, and the load A pressing step of pressing the indenter against the surface of the test piece by a mechanism; an observation step of observing the size of an indentation formed on the surface of the test piece by the observation mechanism; and a hardness of the test piece by the hardness determination unit. A hardness tester comprising: a control unit configured to repeatedly execute a hardness measurement operation including a determination step for determining a thickness a plurality of times while moving the test piece in the XY direction. Hardness of the specimens was determined by serial hardness determination unit, when it becomes less than a preset value, characterized in that to terminate the hardness measuring operation.

請求項2に記載の発明は、試験片をXY方向に移動させるXYステージと、試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記圧子を前記試験片の表面に押し付けるための負荷機構と、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察機構と、前記観察機構により観察した圧痕のサイズに基づいて前記試験片の硬さを判定する硬さ判定部と、前記負荷機構により前記圧子を試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、前記観察機構により前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、前記硬さ判定部により前記試験片の硬さを判定する判定工程とからなる硬さ測定動作を、前記試験片をXY方向に移動させながら複数回繰り返して実行させる制御部と、を備える硬さ試験機において、前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さと、前記硬さ判定部により前回に判定した前記試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となったときに、前記硬さ測定動作を終了させることを特徴とする。   The invention according to claim 2 includes an XY stage for moving the test piece in the XY direction, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, and a load mechanism for pressing the indenter against the surface of the test piece. An observation mechanism for observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece, a hardness determination unit for judging the hardness of the test piece based on the size of the indentation observed by the observation mechanism, and the load mechanism The pressing step of pressing the indenter against the surface of the test piece, the observation step of observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece by the observation mechanism, and the hardness of the test piece by the hardness determination unit A hardness tester comprising: a control unit configured to repeatedly execute a hardness measurement operation including a determination step by moving the test piece in the XY direction a plurality of times, wherein the control unit includes the hardness When the difference between the hardness of the test piece determined by the fixing unit and the hardness of the test piece previously determined by the hardness determination unit is equal to or less than a preset value, the hardness measurement operation It is characterized by terminating.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の硬さ試験機において、前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さと、前記硬さ判定部により前回に判定した前記試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となる現象が予め設定された回数だけ連続して発生したときに、前記硬さ測定動作を終了させる。   According to a third aspect of the present invention, in the hardness tester according to the second aspect, the control unit determines the hardness of the test piece determined by the hardness determination unit and the previous determination by the hardness determination unit. The hardness measurement operation is terminated when a phenomenon in which the difference between the hardness of the test piece is equal to or less than a preset value occurs continuously for a preset number of times.

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硬さ試験機において、前記制御部は、前記圧子を前記試験片の表面に1回押し付け、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを1回観察し、前記試験片の硬さを1回判定する硬さ測定動作を、複数回繰り返して実行させる。   The invention according to claim 4 is the hardness tester according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit presses the indenter once against the surface of the test piece, The hardness measurement operation for observing the size of the indentation formed on the surface once and determining the hardness of the test piece once is repeatedly executed a plurality of times.

請求項5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硬さ試験機において、前記制御部は、前記圧子を前記試験片の表面に複数回押し付け、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを複数回観察して硬さを判定する硬さ測定動作を、複数回繰り返して実行させる。   The invention according to claim 5 is the hardness tester according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit presses the indenter against the surface of the test piece a plurality of times, The hardness measurement operation for observing the size of the indentation formed on the surface a plurality of times to determine the hardness is repeatedly executed a plurality of times.

請求項1に記載の発明によれば、必要かつ十分な試験点数において、有効硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、有効硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, a hardness test for measuring the effective hardened layer depth can be executed with a necessary and sufficient number of test points. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the effective hardened layer depth efficiently.

請求項2に記載の発明によれば、必要かつ十分な試験点数において、全硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、全硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。   According to invention of Claim 2, the hardness test for measuring the total hardened layer depth can be performed in a required and sufficient number of test points. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the total hardened layer depth efficiently.

請求項3に記載の発明によれば、全硬化層深さを測定するための硬さ試験をより正確に実行することが可能となる。   According to invention of Claim 3, it becomes possible to perform the hardness test for measuring the total hardened layer depth more correctly.

請求項4に記載の発明によれば、圧子の押し付けと、圧痕のサイズの観察と、硬さの判定とを、必要かつ十分な試験点数において実行することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to perform pressing of the indenter, observation of the size of the indentation, and determination of hardness at a necessary and sufficient number of test points.

請求項5に記載の発明によれば、圧子の押し付けを連続して実行することにより、圧子および観察機構の移動回数を削減することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, the number of movements of the indenter and the observation mechanism can be reduced by continuously pressing the indenter.

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付近の概要斜視図である。It is a general | schematic perspective view of XY stage 12 vicinity. 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に形成された圧痕を観察するための観察機構の概要図である。2 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an observation mechanism for observing an indentation formed on a test piece 100. FIG. 圧子21により試験片100に圧痕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 how indentations are formed on a test piece 100 by an indenter 21. 試験片100に形成された圧痕を示す平面図である。3 is a plan view showing indentations formed on 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. この発明の第1実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement operation | movement which measures the effective hardened layer depth with the hardness tester which concerns on 1st Embodiment of this invention. 試験点の位置と試験片100の硬さとの関係を示すグラフである。3 is a graph showing the relationship between the position of a test point and the hardness of a test piece 100. この発明の第2実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement operation | movement which measures the effective hardened layer depth with the hardness tester which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement operation | movement which measures the total hardened layer depth with the hardness tester which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement operation | movement which measures the total hardened layer depth with the hardness tester which concerns on 4th Embodiment of this invention.

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。また、図2は、XYステージ12付近の概要斜視図である。さらに、図3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 schematic perspective view of the vicinity of the XY stage 12. Further, FIG. 3 is a schematic diagram of a lifting mechanism that lifts 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を保持してXY方向に移動させるXYステージ12とを備える。XYステージ12は、試験片を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平面上において試験片を位置決めするためのものである。図2に示すように、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とを有する移動機構が付設されている。   The hardness tester includes a table 11 and an XY stage 12 that is arranged on the table 11 and holds a test piece and moves it in the XY directions. The XY stage 12 moves the test piece 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 on the XY plane. As shown in FIG. 2, the XY stage 12 is provided with a moving mechanism having 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. Has been.

このXYステージ12は、図3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。   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.

図1に示すように、この硬さ試験機は、試験片を目視により観察するための接眼レンズ16と、試験片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。   As shown in FIG. 1, this hardness tester supports an eyepiece 16 for visually observing a test piece, a camera 17 for photographing the test piece, an indenter 21 and objective lenses 23 and 24, and the like. And a rotating 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4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. 4 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、圧子19、21の配設個数や、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 to be pushed into a test piece 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. A 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. The number of indenters 19 and 21 and the magnification and number of objective lenses 22, 23, 24, and 25 are not limited to this.

再度、図1を参照して、この材料試験機は、試験片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, and a keyboard 57 functioning as input means for inputting various data. The computer 50 includes a mouse 58 and 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5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、試験片に形成された圧痕を観察するための観察機構の概要図である。なお、図5は、図4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. 5 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an observation mechanism for observing an indentation formed on the test piece. 5 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上に載置された試験片を照明するとともに圧痕を観察するための光学系とを備える。   This 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 against the test pieces, and a test piece placed on the XY stage 12. And an optical system for illuminating and observing the indentation.

図5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5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5に示す圧子21の位置に配置される。   As shown in FIG. 5, the turret 20 has a shaft cylinder 27 connected to a rotary 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. 5 shows a case where a test force is applied to the indenter 21 by the rotation of the turret 20 via the load transmission shaft 36, that is, a case where the indenter 21 is disposed at a position facing the test piece. 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による試験片への試験力を制御することが可能となる。なお、この時の試験力は、段階的に変化させることができる構成となっている。   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 can control the test force applied to the test piece by the indenter 21 disposed at the tip of the load transmission shaft 36 by controlling the current flowing through the electromagnetic coil 34. It becomes possible. The test force at this time 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。   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.

観察機構は、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、試験片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、試験片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を透過した試験片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5における負荷伝達軸36の位置、すなわち試験片に形成された圧痕の観察位置に配置された場合には、試験片の表面からの反射光が、対物レンズ22、押圧部35の中空部、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が圧痕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 observation mechanism 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 test piece from above in the hollow portion of the pressing portion 35. A half mirror 43 that guides the reflected light from the surface of the test piece to the camera 17 side and a half that divides the reflected light from the surface of the test piece 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 arranged at the position of the load transmission shaft 36 in FIG. 5, that is, at the observation position of the indentation formed on the test piece, the reflected light from the surface of the test piece is reflected by the objective lens 22 and the pressing portion 35. , And enters the eyepiece 16 and the camera 17 through the half mirrors 43 and 44. As a result, an enlarged image of the test piece 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, 25 are arranged at the observation position of the indentation is the same as that by the objective lens 22.

図6は、圧子21により試験片100に圧痕を形成する様子を模式的に示す説明図であり、図7は、試験片100に形成された圧痕を示す平面図である。なお、これらの図は、ビッカース硬さ試験を行う場合のものである。   FIG. 6 is an explanatory view schematically showing how the indentation 21 forms an indentation on the test piece 100, and FIG. 7 is a plan view showing the indentation formed on the test piece 100. In addition, these figures are things when performing a Vickers hardness test.

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6に示すように、図5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圧痕の画像から、圧痕の対角線長さd[d=(dx+dy)/2]を測定する(図7参照)。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圧痕の表面積で割って得られる値に比例する。そして、圧痕の対角線長さd(mm:ミリメートル)から求められた圧痕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. 6, 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 indentation is measured from the image of the indentation formed on the surface of the test piece 100 obtained through the objective lens and the camera 17 (see FIG. 7). 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 indentation obtained from the diagonal length d (mm: millimeter) of the indentation and the test force.

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、下記の式で表される。   Here, when the test force is F (N: Newton), the Vickers hardness HV is expressed by the following equation.

HV = 0.1891(F/d
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底面が菱形のピラミッド型の圧子が使用される。
HV = 0.1891 (F / d 2 )
As the other indenter 19 of the indenters 19 and 21, for example, a pyramid indenter having a rhombus bottom used for the Knoop hardness test is used.

図8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. 8 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、後述する各種の設定値や硬さ試験を実行すべき試験点の位置情報を含む、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, including various setting values to be described later and position information of test points at which a hardness test is to be executed. ing.

また、この制御部80は、カメラ17により撮影した画像を画像処理するための画像処理部82と、画像処理部82で画像処理することにより測定した圧痕の対角線長さdから試験片100の硬さを算出し判定するための硬さ判定部83とを備える。なお、この制御部80を、コンピュータ50内に構成してもよい。   The control unit 80 also includes an image processing unit 82 for image processing of an image captured by the camera 17, and a diagonal length d of the impression measured by the image processing by the image processing unit 82. A hardness determination unit 83 for calculating and determining the thickness. The control unit 80 may be configured in the computer 50.

以上のような構成を有する硬さ試験機を利用して硬さ試験を行う場合には、最初に、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させて試験片100を位置決めするとともに、モータ30の駆動によりターレット20を回転させて、圧子19または圧子21を試験片100と対向する試験位置に移動させる。そして、図5に示す負荷機構により、圧子19または圧子21を試験片100に押し付ける。これにより、試験片100に必要な圧痕が形成されれば、モータ30の駆動によりターレット20を回転させて、対物レンズ22、23、24、25のうちの一つを試験片100における圧痕と対向する位置に移動させる。この時には、対物レンズ22、23、24、25のうち、圧痕のサイズに対応した対物レンズが圧痕と対向する位置に配置される。制御部80における画像処理部82は、対物レンズ22、23、24、25を介してカメラ17により撮影された圧痕の画像を画像処理する。そして、制御部80における硬さ判定部83は、画像処理後の圧痕の画像から、圧痕の対角線長さdを測定することにより、試験片100の硬さを算出し判定する。   When performing a hardness test using the hardness tester having the above-described configuration, first, the XY stage 12 is moved in the X, Y, and Z directions to position the test piece 100, and the motor The turret 20 is rotated by driving 30 to move the indenter 19 or the indenter 21 to a test position facing the test piece 100. Then, the indenter 19 or the indenter 21 is pressed against the test piece 100 by the load mechanism shown in FIG. Thus, when a necessary indentation is formed on the test piece 100, the turret 20 is rotated by driving the motor 30, and one of the objective lenses 22, 23, 24, 25 is opposed to the indentation in the test piece 100. Move to the position to be. At this time, among the objective lenses 22, 23, 24, and 25, the objective lens corresponding to the size of the indentation is disposed at a position facing the indentation. An image processing unit 82 in the control unit 80 performs image processing on an image of an impression taken by the camera 17 via the objective lenses 22, 23, 24, and 25. And the hardness determination part 83 in the control part 80 calculates and determines the hardness of the test piece 100 by measuring the diagonal length d of an impression from the image of the impression after image processing.

次に、以上のような構成を有する硬さ試験機により、有効硬化層深さを測定する測定動作について説明する。図9は、この発明の第1実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。なお、この第1実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定するときには、試験片の硬さが予め設定された設定値以下となったときに、硬さ測定動作を終了する構成を採用している。   Next, a measurement operation for measuring the effective hardened layer depth using the hardness tester having the above-described configuration will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a measuring operation for measuring the effective hardened layer depth by the hardness tester according to the first embodiment of the present invention. When measuring the effective hardened layer depth by the hardness tester according to the first embodiment, the hardness measurement operation is terminated when the hardness of the test piece is equal to or less than a preset set value. The configuration is adopted.

この硬さ試験機により有効硬化層深さを測定するときには、予め、連続して硬さ試験を行うべき試験点の位置と、硬さ測定動作を終了するときの硬さの設定値とを設定しておく。この設定値は、例えば、コンピュータ50におけるキーボード57やマウス58を使用して設定され、図8に示す記憶部81に記憶される。なお、試験点は、試験片100の表面(焼入れ面)から内部に向かって複数の点が設定される。   When measuring the effective hardened layer depth with this hardness tester, set in advance the position of the test point where the hardness test should be performed continuously and the set value of the hardness when the hardness measurement operation ends. Keep it. This set value is set using, for example, the keyboard 57 and the mouse 58 in the computer 50 and stored in the storage unit 81 shown in FIG. Note that a plurality of test points are set from the surface (quenched surface) of the test piece 100 toward the inside.

以上の準備工程が終了すれば、硬さ試験を開始する。このときには、最初に、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、予め設定された試験点が圧子19または圧子21と対向するように位置決めする(ステップS11)。そして、圧子19または圧子21を試験片100に押し付け、圧痕を形成する(ステップS12)。次に、ターレット20を回転させ、この圧痕の画像を、対物レンズ22、23、24、25を介してカメラ17により撮影する(ステップS13)。そして、この画像を画像処理部82において画像処理した後、硬さ判定部83により圧痕の対角線のサイズに基づいて試験片100の硬さを判定する(ステップS14)。   When the above preparation process is completed, the hardness test is started. At this time, first, by moving the XY stage 12 in the X, Y, and Z directions, the test piece 100 is positioned so that a preset test point faces the indenter 19 or the indenter 21 (step S11). . Then, the indenter 19 or the indenter 21 is pressed against the test piece 100 to form an indentation (step S12). Next, the turret 20 is rotated, and an image of this indentation is taken by the camera 17 via the objective lenses 22, 23, 24, 25 (step S13). Then, after the image processing unit 82 performs image processing on the image, the hardness determination unit 83 determines the hardness of the test piece 100 based on the diagonal size of the indentation (step S14).

次に、判定された試験片100の硬さと予め設定された設定値とを比較する(ステップS15)。試験片100の硬さが予め設定された硬さより大きかったときには、ステップS11に戻って以上の工程を繰り返す。そして、試験片100の硬さが予め設定された硬さ以下となれば、測定動作を終了する(ステップS16)。なお、この硬さの設定値は、鋼の有効硬化層深さの場合、例えば、550HVである。   Next, the determined hardness of the test piece 100 is compared with a preset value (step S15). When the hardness of the test piece 100 is larger than the preset hardness, the process returns to step S11 and the above steps are repeated. And if the hardness of the test piece 100 becomes below the preset hardness, a measurement operation will be complete | finished (step S16). The set value of the hardness is, for example, 550 HV in the case of the effective hardened layer depth of steel.

このような構成を採用することにより、硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する場合において、必要かつ十分な試験点数において、有効硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、有効硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。   By adopting such a configuration, when measuring the effective hardened layer depth with a hardness tester, a hardness test for measuring the effective hardened layer depth is executed at a necessary and sufficient number of test points. be able to. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the effective hardened layer depth efficiently.

なお、上述したように試験片100を順次移動させながら、その位置における試験片の硬さを測定する構成を採用する場合においては、試験の経過とともに試験片100の位置とその位置での試験片100の硬度との関係を認識することができる。このため、これらの関係をグラフとして表示することが可能となる。   In the case of adopting a configuration in which the hardness of the test piece at that position is measured while sequentially moving the test piece 100 as described above, the position of the test piece 100 and the test piece at that position as the test progresses. The relationship with 100 hardness can be recognized. For this reason, it becomes possible to display these relationships as a graph.

図10は、このような試験点の位置と試験片100の硬さとの関係を示すグラフである。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the position of such a test point and the hardness of the test piece 100.

このグラフは、例えば、コンピュータ50における表示部55や、タッチパネル式の液晶表示部59に表示される。オペレータは、このグラフを確認することにより、リアルタイムで硬さを認識することが可能となる。   This graph is displayed on, for example, the display unit 55 or the touch panel type liquid crystal display unit 59 in the computer 50. By checking this graph, the operator can recognize the hardness in real time.

次に、以上のような構成を有する硬さ試験機による硬化層深さ測定の他の実施形態に係る測定動作について説明する。図11は、この発明の第2実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。なお、この第2実施形態に係る硬さ試験機により有効硬化層深さを測定するときにも、試験片の硬さが予め設定された設定値以下となったときに、硬さ測定動作を終了する構成を採用している。そして、この第2実施形態においては、試験片100への圧痕の形成を予め設定した回数だけ連続して実行した後、形成された圧痕の観察を連続して実行する構成を採用している。   Next, the measurement operation according to another embodiment of the hardened layer depth measurement by the hardness tester having the above-described configuration will be described. FIG. 11 is a flowchart showing a measuring operation for measuring the effective hardened layer depth by the hardness tester according to the second embodiment of the present invention. Even when the effective hardened layer depth is measured by the hardness tester according to the second embodiment, the hardness measurement operation is performed when the hardness of the test piece is equal to or lower than a preset value. Adopts a configuration that ends. And in this 2nd Embodiment, after forming the impression on the test piece 100 continuously for the preset number of times, the structure which performs the observation of the formed impression continuously is employ | adopted.

この第2実施形態において有効硬化層深さを測定するときには、予め、連続して硬さ試験を行うべき試験点の位置と、硬さ測定動作を終了するときの硬さの設定値と、連続して圧痕の形成および観察を実行する回数N(例えば数回から10回)とを設定しておく。この設定値は、例えば、コンピュータ50におけるキーボード57やマウス58を使用して設定され、図8に示す記憶部81に記憶される。なお、試験点は、試験片100の表面(焼入れ面)から内部に向かって複数の点が設定される。   When measuring the effective hardened layer depth in the second embodiment, the position of the test point to be continuously subjected to the hardness test, the set value of the hardness when the hardness measurement operation is finished, and the continuous Then, the number N (for example, several to ten times) of executing formation and observation of the indentation is set. This set value is set using, for example, the keyboard 57 and the mouse 58 in the computer 50 and stored in the storage unit 81 shown in FIG. Note that a plurality of test points are set from the surface (quenched surface) of the test piece 100 toward the inside.

以上の準備工程が終了すれば、硬さ試験を開始する。このときには、最初に、予め設定した連続して圧痕の形成および観察を実行する設定回数Nを読み込む(ステップS21)。また、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、予め設定された試験点が圧子19または圧子21と対向するように位置決めする(ステップS22)。そして、圧子19または圧子21を試験片100に押し付け、圧痕を形成する(ステップS23)。この試験片100の位置決めと圧痕の形成とを、設定回数Nとなるまで繰り返して実行する(ステップS24)。   When the above preparation process is completed, the hardness test is started. At this time, first, a preset number N of continuous executions of the formation and observation of indentations is read (step S21). Further, by moving the XY stage 12 in the X, Y, and Z directions, the test piece 100 is positioned so that a preset test point faces the indenter 19 or the indenter 21 (step S22). Then, the indenter 19 or the indenter 21 is pressed against the test piece 100 to form an indentation (step S23). The positioning of the test piece 100 and the formation of the indentation are repeated until the set number N is reached (step S24).

次に、圧痕を撮影する。このときには、ターレット20を回転させて対物レンズ22、23、24、25を観察位置に配置するとともに、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、複数の圧痕のうち最初の圧痕が対物レンズ22、23、24、25と対向するように順次位置決めする(ステップS25)。そして、圧痕の画像を、対物レンズ22、23、24、25を介してカメラ17により撮影する(ステップS26)。   Next, an impression is taken. At this time, the turret 20 is rotated to place the objective lenses 22, 23, 24, and 25 at the observation position, and the XY stage 12 is moved in the X, Y, and Z directions, whereby the test piece 100 is moved to a plurality of indentations. Are sequentially positioned so that the first indentation faces the objective lenses 22, 23, 24, 25 (step S25). And the image of an impression is image | photographed with the camera 17 via the objective lenses 22, 23, 24, and 25 (step S26).

次に、圧痕の画像を画像処理部82において画像処理した後、硬さ判定部83により圧痕の対角線のサイズに基づいて試験片100の硬さを算出し判定する(ステップS27)。そして、判定された試験片100の硬さと予め設定された設定値とを比較する(ステップS28)。試験片100の硬さが予め設定された硬さより大きかったときには、比較動作が設定回数Nに到達したか否かを判定する(ステップS29)そして、到達していない場合には、S25に戻り、試験片100の位置決めと、圧痕の撮影と、硬さの判定とを繰り返す。一方、試験片100の硬さが予め設定された硬さ以下となれば、測定動作を終了する(ステップS30)。そして、試験片100の硬さが予め設定された硬さ以下となることなく試験片100の位置決めと、撮影と、硬さの判定と、設定値との比較とを設定回数Nだけ繰り返した後には(ステップS29)、ステップS22に戻り、上記の動作を繰り返す。   Next, after the image of the indentation is image-processed by the image processing unit 82, the hardness of the test piece 100 is calculated and determined based on the diagonal size of the indentation by the hardness determination unit 83 (step S27). Then, the determined hardness of the test piece 100 is compared with a preset value (step S28). When the hardness of the test piece 100 is larger than the preset hardness, it is determined whether or not the comparison operation has reached the set number of times N (step S29). If not, the process returns to S25. The positioning of the test piece 100, the photographing of the indentation, and the hardness determination are repeated. On the other hand, if the hardness of the test piece 100 is equal to or lower than the preset hardness, the measurement operation is terminated (step S30). Then, after repeating the positioning of the test piece 100, photographing, determination of the hardness, and comparison with the set value for the set number N without the hardness of the test piece 100 being equal to or lower than the preset hardness. (Step S29), the process returns to Step S22 and the above operation is repeated.

このような構成を採用することにより、硬さ試験機により有効硬化層深さを測定する場合において、必要かつ十分な試験点数において、有効硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、有効硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。また、圧痕の形成を連続して実行することにより、ターレット20の回転回数を削減することが可能となる。   By adopting such a configuration, when measuring the effective hardened layer depth with a hardness tester, a hardness test for measuring the effective hardened layer depth is executed at a necessary and sufficient number of test points. be able to. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the effective hardened layer depth efficiently. In addition, the number of rotations of the turret 20 can be reduced by continuously forming the indentation.

次に、上述した硬さ試験機により、全硬化層深さを測定する測定動作について説明する。図12は、この発明の3実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。なお、この第3実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定するときには、判定された試験片の硬さと前回の測定時に判定された試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となったときに、硬さ測定動作を終了する構成を採用している。   Next, the measurement operation for measuring the total hardened layer depth using the above-described hardness tester will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a measuring operation for measuring the total hardened layer depth by the hardness tester according to the third embodiment of the present invention. When measuring the total hardened layer depth by the hardness tester according to the third embodiment, the difference between the hardness of the determined test piece and the hardness of the test piece determined at the previous measurement is set in advance. The configuration is adopted in which the hardness measurement operation is terminated when the set value is not more than the set value.

この硬さ試験機により有効硬化層深さを測定するときには、予め、連続して硬さ試験を行うべき試験点の位置と、硬さ測定動作を終了するときの硬さの差の設定値とを設定しておく。この設定値は、例えば、コンピュータ50におけるキーボード57やマウス58を使用して設定され、図8に示す記憶部81に記憶される。なお、試験点は、試験片100の表面(焼入れ面)から内部に向かって複数の点が設定される。   When measuring the effective hardened layer depth with this hardness tester, the position of the test point to be subjected to the hardness test continuously, and the set value of the difference in hardness when the hardness measurement operation is finished, Is set in advance. This set value is set using, for example, the keyboard 57 and the mouse 58 in the computer 50 and stored in the storage unit 81 shown in FIG. Note that a plurality of test points are set from the surface (quenched surface) of the test piece 100 toward the inside.

以上の準備工程が終了すれば、硬さ試験を開始する。このときには、最初に、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、予め設定された試験点が圧子19または圧子21と対向するように位置決めする(ステップS41)。そして、圧子19または圧子21を試験片100に押し付け、圧痕を形成する(ステップS42)。次に、ターレット20を回転させ、この圧痕の画像を、対物レンズ22、23、24、25を介してカメラ17により撮影する(ステップS43)。そして、この画像を画像処理部82において画像処理した後、硬さ判定部83により圧痕の対角線のサイズに基づいて試験片100の硬さを算出し判定する(ステップS44)。2点の測定点について硬さの判定が終了していない場合には、ステップS41〜ステップS44を繰り返す(ステップS45)。   When the above preparation process is completed, the hardness test is started. At this time, first, by moving the XY stage 12 in the X, Y, and Z directions, the test piece 100 is positioned so that a preset test point faces the indenter 19 or the indenter 21 (step S41). . Then, the indenter 19 or the indenter 21 is pressed against the test piece 100 to form an indentation (step S42). Next, the turret 20 is rotated, and an image of this indentation is taken by the camera 17 via the objective lenses 22, 23, 24, 25 (step S43). Then, after this image is processed by the image processing unit 82, the hardness determination unit 83 calculates and determines the hardness of the test piece 100 based on the diagonal size of the indentation (step S44). When the hardness determination is not completed for the two measurement points, Steps S41 to S44 are repeated (Step S45).

2点以上の測定点について硬さの判定が完了している場合には(ステップS45)、判定された試験片100の硬さと前回判定した試験片100の硬さとの差を演算する(ステップS46)。そして、この硬さの差と予め設定された設定値とを比較する(ステップS47)。この硬さの差が予め設定された設定値より大きかったときには、ステップS41に戻って以上の工程を繰り返す。そして、硬さの差が予め設定された設定値以下となれば、測定動作を終了する(ステップS48)。   When the determination of hardness is completed for two or more measurement points (step S45), the difference between the determined hardness of the test piece 100 and the hardness of the test piece 100 determined last time is calculated (step S46). ). Then, the difference in hardness is compared with a preset value (step S47). When the difference in hardness is larger than a preset value, the process returns to step S41 and the above steps are repeated. If the hardness difference is equal to or smaller than a preset value, the measurement operation is terminated (step S48).

このような構成を採用することにより、硬さ試験機により全硬化層深さを測定する場合において、必要かつ十分な試験点数において、全硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、全硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。   By adopting such a configuration, when measuring the total hardened layer depth by a hardness tester, a hardness test for measuring the total hardened layer depth is executed at a necessary and sufficient number of test points. be able to. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the total hardened layer depth efficiently.

次に、全硬化層深さ測定の他の実施形態に係る測定動作について説明する。図13は、この発明の第4実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定する測定動作を示すフローチャートである。なお、この第4実施形態に係る硬さ試験機により全硬化層深さを測定するときにも、判定された試験片の硬さと前回の測定時に判定された試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となったときに、硬さ測定動作を終了する構成を採用している。そして、この第4実施形態においては、試験片100への圧痕の形成を予め設定した回数だけ連続して実行した後、形成された圧痕の観察を連続して実行する構成を採用している。   Next, the measurement operation according to another embodiment of the total hardened layer depth measurement will be described. FIG. 13 is a flowchart showing a measurement operation for measuring the total hardened layer depth by the hardness tester according to the fourth embodiment of the present invention. In addition, also when measuring the total cured layer depth by the hardness tester according to the fourth embodiment, the difference between the hardness of the determined test piece and the hardness of the test piece determined at the previous measurement, A configuration is adopted in which the hardness measurement operation is terminated when the value is equal to or less than a preset set value. And in this 4th Embodiment, after forming indentation to the test piece 100 continuously as many times as preset, the structure which observes the formed indentation continuously is employ | adopted.

この硬さ試験機により全硬化層深さを測定するときには、予め、連続して硬さ試験を行うべき試験点の位置と、硬さ測定動作を終了するときの硬さの差の設定値と、連続して圧痕の形成および観察を実行する回数N(例えば数回から10回)とを設定しておく。この設定値は、例えば、コンピュータ50におけるキーボード57やマウス58を使用して設定され、図8に示す記憶部81に記憶される。なお、試験点は、試験片100の表面(焼入れ面)から内部に向かって複数の点が設定される。   When measuring the total hardened layer depth with this hardness tester, the position of the test point to be subjected to the hardness test continuously, and the set value of the difference in hardness when the hardness measurement operation is finished, The number N (for example, several times to 10 times) of executing the formation and observation of the indentation is set in advance. This set value is set using, for example, the keyboard 57 and the mouse 58 in the computer 50 and stored in the storage unit 81 shown in FIG. Note that a plurality of test points are set from the surface (quenched surface) of the test piece 100 toward the inside.

以上の準備工程が終了すれば、硬さ試験を開始する。このときには、最初に、予め設定した連続して圧痕の形成および観察を実行する設定回数を読み込む(ステップS51)。また、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、予め設定された試験点が圧子19または圧子21と対向するように位置決めする(ステップS52)。そして、圧子19または圧子21を試験片100に押し付け、圧痕を形成する(ステップS53)。この試験片100の位置決めと圧痕の形成とを、設定回数Nとなるまで繰り返して実行する(ステップS54)。   When the above preparation process is completed, the hardness test is started. At this time, first, a preset number of times for performing the formation and observation of the indentation continuously is read (step S51). Further, by moving the XY stage 12 in the X, Y, and Z directions, the test piece 100 is positioned so that a preset test point faces the indenter 19 or the indenter 21 (step S52). Then, the indenter 19 or the indenter 21 is pressed against the test piece 100 to form an indentation (step S53). The positioning of the test piece 100 and the formation of the impression are repeated until the set number N is reached (step S54).

次に、圧痕を撮影する。このときには、ターレット20を回転させて対物レンズ22、23、24、25を観察位置に配置するとともに、XYステージ12をX、Y、Z方向に移動させることにより、試験片100を、複数の圧痕のうち最初の圧痕が対物レンズ22、23、24、25と対向するように順次位置決めする(ステップS55)。そして、圧痕の画像を、対物レンズ22、23、24、25を介してカメラ17により撮影する(ステップS56)。   Next, an impression is taken. At this time, the turret 20 is rotated to place the objective lenses 22, 23, 24, and 25 at the observation position, and the XY stage 12 is moved in the X, Y, and Z directions, whereby the test piece 100 is moved to a plurality of indentations. Are sequentially positioned so that the first indentation faces the objective lenses 22, 23, 24, 25 (step S55). And the image of an impression is image | photographed with the camera 17 via the objective lenses 22, 23, 24, and 25 (step S56).

次に、圧痕の画像を画像処理部82において画像処理した後、硬さ判定部83により圧痕の対角線のサイズに基づいて試験片100の硬さを演算して判定する(ステップS57)。そして、判定された試験片100の硬さと前回判定した試験片100の硬さとの差を演算する(ステップS58)。但し、最初の硬さの判定時だけは、差の演算を行うべき硬度がないことから、この演算は行われない。そして、演算された硬さの差と予め設定された設定値とを比較する(ステップS59)。この硬さの差が予め設定された設定値より大きかったときには、比較動作が設定回数に到達したか否かを判定する(ステップS60)そして、到達していない場合には、ステップS55に戻り、試験片の位置決めと、圧痕の撮影と、硬さの判定と、差の演算とを繰り返す。一方、硬さの差が予め設定された設定値以下となれば、測定動作を終了する(ステップS61)。そして、硬さの差が予め設定された設定値以下となることなく試験片100の位置決めと、撮影と、硬さの判定と、差の演算と、設定値との比較とを設定回数Nだけ繰り返した後には(ステップS60)、ステップS52に戻り、上記の動作を繰り返す。   Next, after the image of the impression is processed by the image processing unit 82, the hardness of the test piece 100 is calculated by the hardness determination unit 83 based on the diagonal size of the impression (step S57). Then, the difference between the determined hardness of the test piece 100 and the previously determined hardness of the test piece 100 is calculated (step S58). However, only when the initial hardness is determined, this calculation is not performed because there is no hardness for which the difference should be calculated. Then, the calculated difference in hardness is compared with a preset set value (step S59). When the difference in hardness is larger than a preset set value, it is determined whether or not the comparison operation has reached the set number of times (step S60). If not, the process returns to step S55. Repeat test piece positioning, impression imaging, hardness determination, and difference calculation. On the other hand, if the difference in hardness is equal to or less than a preset set value, the measurement operation is terminated (step S61). Then, the positioning of the test piece 100, imaging, determination of hardness, calculation of the difference, and comparison with the set value are performed by the set number N without the difference in hardness being equal to or less than a preset set value. After repeating (step S60), the process returns to step S52 to repeat the above operation.

このような構成を採用することにより、硬さ試験機により全硬化層深さを測定する場合において、必要かつ十分な試験点数において、全硬化層深さを測定するための硬さ試験を実行することができる。このため、全硬化層深さの測定を効率的に実行することが可能となる。また、圧痕の形成を連続して実行することにより、ターレット20の回転回数を削減することが可能となる。   By adopting such a configuration, when measuring the total hardened layer depth by a hardness tester, a hardness test for measuring the total hardened layer depth is executed at a necessary and sufficient number of test points. be able to. For this reason, it becomes possible to perform the measurement of the total hardened layer depth efficiently. In addition, the number of rotations of the turret 20 can be reduced by continuously forming the indentation.

次に、全硬化層深さ測定のさらに他の実施形態に係る測定動作について説明する。   Next, a measurement operation according to still another embodiment of the total hardened layer depth measurement will be described.

上述した第3、第4実施形態においては、全硬化層深さを測定するにあたり、判定された試験片の硬さと前回の測定時に判定された試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となったときに、硬さ測定動作を終了する構成を採用している。一方、この第5実施形態に係る測定動作においては、上述した硬さ試験機において、硬さ判定部83により判定した試験片100の硬さと、硬さ判定部83により前回に判定した試験片100の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となる現象が予め設定された回数M(例えば3回)だけ連続して発生したときに、硬さ測定動作を終了させる構成を採用している。   In the third and fourth embodiments described above, in measuring the total hardened layer depth, a difference between the hardness of the determined test piece and the hardness of the test piece determined at the previous measurement is set in advance. A configuration is adopted in which the hardness measurement operation is terminated when the set value or less is reached. On the other hand, in the measurement operation according to the fifth embodiment, the hardness of the test piece 100 determined by the hardness determination unit 83 and the test piece 100 determined last time by the hardness determination unit 83 in the hardness tester described above. A configuration is adopted in which the hardness measurement operation is terminated when a phenomenon in which the difference between the hardness and the difference is less than or equal to a preset value occurs continuously for a preset number of times M (for example, three times). Yes.

すなわち、この実施形態を採用する場合、図12に示す第3実施形態においては、判定された試験片100の硬さ前回判定した試験片100の硬さとの差を演算する(ステップS46)場合において、硬さ判定部83により判定した試験片100の硬さと、硬さ判定部83により前回に判定した試験片100の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となる現象が予め設定された回数M連続して発生した場合に、測定動作を終了する。また、この実施形態を採用する場合、図13に示す第4実施形態においても、判定された試験片100の硬さ前回判定した試験片100の硬さとの差を演算する(ステップS58)場合において、硬さ判定部83により判定した試験片100の硬さと、硬さ判定部83により前回に判定した試験片100の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となる現象が予め設定された回数M連続して発生した場合に、測定動作を終了する。このような構成を採用した場合においては、全硬化層深さを測定するための硬さ試験をより正確に実行することが可能となる。   That is, when this embodiment is adopted, in the third embodiment shown in FIG. 12, the hardness of the determined test piece 100 is calculated in the case of calculating the difference from the previously determined hardness of the test piece 100 (step S46). The phenomenon in which the difference between the hardness of the test piece 100 determined by the hardness determination unit 83 and the hardness of the test piece 100 previously determined by the hardness determination unit 83 is equal to or less than a preset set value is set in advance. The measurement operation is terminated when the error occurs for M consecutive times. Further, when this embodiment is adopted, also in the fourth embodiment shown in FIG. 13, the hardness of the determined test piece 100 is calculated in the case of calculating the difference from the previously determined hardness of the test piece 100 (step S58). The phenomenon in which the difference between the hardness of the test piece 100 determined by the hardness determination unit 83 and the hardness of the test piece 100 previously determined by the hardness determination unit 83 is equal to or less than a preset set value is set in advance. The measurement operation is terminated when the error occurs for M consecutive times. When such a configuration is adopted, it is possible to more accurately execute a hardness test for measuring the total hardened layer depth.

なお、上述した第1、第2実施形態においては試験片100に対して有効硬化層深さ測定を行う場合について説明し、第3、第4、第5実施形態においては試験片100に対して全硬化層深さを測定する場合について説明した。しかしながら、有効硬化層深さを測定した後に、引き続き、全硬化層深さを測定するようにしてもよい。   In the first and second embodiments described above, the case where the effective hardened layer depth measurement is performed on the test piece 100 will be described. In the third, fourth, and fifth embodiments, the test piece 100 is measured. The case of measuring the total hardened layer depth has been described. However, after measuring the effective hardened layer depth, the total hardened layer depth may be continuously measured.

11 テーブル
12 XYステージ
13 モータ
14 モータ
15 モータ
17 カメラ
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
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
41 LED光源
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
80 制御部
81 記憶部
82 画像処理部
83 硬さ判定部
100 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Table 12 XY stage 13 Motor 14 Motor 15 Motor 17 Camera 19 Indenter 20 Turret 21 Indenter 22 Objective lens 23 Objective lens 24 Objective lens 25 Objective lens 30 Motor 31 Axis 32 Lever 33 Permanent magnet 34 Electromagnetic coil 35 Press part 41 LED light source 50 Computer 53 Rack 54 Pinion 55 Display unit 56 Main body 57 Keyboard 58 Mouse 59 Liquid crystal display unit 60 Displacement detector 80 Control unit 81 Storage unit 82 Image processing unit 83 Hardness determination unit 100 Test piece

Claims (5)

試験片をXY方向に移動させるXYステージと、
前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、
前記圧子を前記試験片の表面に押し付けるための負荷機構と、
前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察機構と、
前記観察機構により観察した圧痕のサイズに基づいて前記試験片の硬さを判定する硬さ判定部と、
前記負荷機構により前記圧子を前記試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、前記観察機構により前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、前記硬さ判定部により前記試験片の硬さを判定する判定工程とからなる硬さ測定動作を、前記試験片をXY方向に移動させながら複数回繰り返して実行させる制御部と、
を備える硬さ試験機において、
前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さが、予め設定された設定値以下となったときに、前記硬さ測定動作を終了させることを特徴とする硬さ試験機。
An XY stage for moving the test piece in the XY direction;
An indenter for forming an indentation on the surface of the test piece;
A load mechanism for pressing the indenter against the surface of the test piece;
An observation mechanism for observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece;
A hardness determination unit that determines the hardness of the test piece based on the size of the indentation observed by the observation mechanism;
A pressing step of pressing the indenter against the surface of the test piece by the load mechanism, an observation step of observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece by the observation mechanism, and the test piece by the hardness determination unit A control unit that repeatedly executes a hardness measurement operation including a determination step of determining the hardness of the test piece a plurality of times while moving the test piece in the XY direction;
In a hardness tester comprising:
The control unit terminates the hardness measurement operation when the hardness of the test piece determined by the hardness determination unit is equal to or less than a preset set value. Machine.
試験片をXY方向に移動させるXYステージと、
試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、
前記圧子を前記試験片の表面に押し付けるための負荷機構と、
前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察機構と、
前記観察機構により観察した圧痕のサイズに基づいて前記試験片の硬さを判定する硬さ判定部と、
前記負荷機構により前記圧子を試験片の表面に押し付ける押し付け工程と、前記観察機構により前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを観察する観察工程と、前記硬さ判定部により前記試験片の硬さを判定する判定工程とからなる硬さ測定動作を、前記試験片をXY方向に移動させながら複数回繰り返して実行させる制御部と、
を備える硬さ試験機において、
前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さと、前記硬さ判定部により前回に判定した前記試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となったときに、前記硬さ測定動作を終了させることを特徴とする硬さ試験機。
An XY stage for moving the test piece in the XY direction;
An indenter for forming an indentation on the surface of the test piece;
A load mechanism for pressing the indenter against the surface of the test piece;
An observation mechanism for observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece;
A hardness determination unit that determines the hardness of the test piece based on the size of the indentation observed by the observation mechanism;
The pressing step of pressing the indenter against the surface of the test piece by the load mechanism, the observation step of observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece by the observation mechanism, and the hardness determination unit A control unit that repeatedly performs a hardness measurement operation including a determination step of determining hardness, a plurality of times while moving the test piece in the XY direction;
In a hardness tester comprising:
In the control unit, the difference between the hardness of the test piece determined by the hardness determination unit and the hardness of the test piece determined last time by the hardness determination unit is equal to or less than a preset set value. Sometimes, the hardness tester ends the hardness measurement operation.
請求項2に記載の硬さ試験機において、
前記制御部は、前記硬さ判定部により判定した前記試験片の硬さと、前記硬さ判定部により前回に判定した前記試験片の硬さとの差が、予め設定された設定値以下となる現象が予め設定された回数だけ連続して発生したときに、前記硬さ測定動作を終了させる硬さ試験機。
In the hardness tester according to claim 2,
The control unit is a phenomenon in which a difference between the hardness of the test piece determined by the hardness determination unit and the hardness of the test piece determined last time by the hardness determination unit is equal to or less than a preset set value. A hardness tester that terminates the hardness measurement operation when the occurrence of the occurrence occurs continuously a preset number of times.
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、
前記制御部は、前記圧子を前記試験片の表面に1回押し付け、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを1回観察し、前記試験片の硬さを1回判定する硬さ測定動作を、複数回繰り返して実行させる硬さ試験機。
In the hardness tester according to any one of claims 1 to 3,
The controller presses the indenter once against the surface of the test piece, observes the size of the indentation formed on the surface of the test piece once, and determines the hardness of the test piece once. A hardness tester that repeats operations multiple times.
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、
前記制御部は、前記圧子を前記試験片の表面に複数回押し付け、前記試験片の表面に形成された圧痕のサイズを複数回観察して硬さを判定する硬さ測定動作を、複数回繰り返して実行させる硬さ試験機。
In the hardness tester according to any one of claims 1 to 3,
The controller repeatedly presses the indenter against the surface of the test piece a plurality of times, and repeats a hardness measurement operation that determines the hardness by observing the size of the indentation formed on the surface of the test piece a plurality of times. Hardness testing machine to be executed.
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