JPH08122238A - ビッカース硬さ試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビッカース硬さ試験機のくぼみ寸法測定用顕
微鏡において、２方向の対角線長さの測定を、測微計を
回転させることなく行なえるようにする。 【構成】 反射鏡17を介して試料７上の圧痕を対物レン
ズの結像面11に結像させ、その圧痕像をＸ方向のスケー
ルを有する接眼測微計10により測定する試験機におい
て、結像面11の直前に台形プリズム５を介装し、台形プ
リズム５を回転させることにより結像面11上の圧痕像を
回転させ、Ｘ方向のスケールにより２方向の対角線長さ
の計測を可能にした。なお圧痕像を任意の角度に回転で
きるため、２本の対角線が直交しない圧痕像について
も、測定が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビッカース硬さ試験機
に関し、特にその顕微鏡による圧痕の対角線測長部の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビッカース硬さ試験機は、正四角形錐圧
子を所定の荷重で試験片に静的に押し付けてくぼみ（圧
痕）を形成し、対物レンズ，接眼測微計，照明装置から
構成される顕微鏡で、くぼみの２方向の対角線長さを接
眼測微計により計測して、試験片の硬さを算出するもの
である。従来は、上記２方向の対角線長さの計測に際
し、接眼測微計をくぼみ像の各対角線長さを測定する方
向、すなわちＸ方向およびＹ方向にそれぞれ合わせる、
つまり互いに直交する２本の対角線の方向にそれぞれ一
致させるために、接眼測微計を90°回転させる必要があ
る。

【０００３】したがって、このような従来のビッカース
硬さ試験機では、同じ姿勢（接眼測微計の姿勢およびそ
れに伴う操作者の主として手腕の姿勢）で２本の対角線
の長さを測定することができず、また測定操作をしにく
い姿勢になることもあるなどの不都合があり、さらに、
接眼測微計の回転に伴って、電気的測微計の場合、リー
ド線の処理に問題があり、その処理をあやまると、リー
ド線の機械的破損の原因となり、また外観デザインをス
マートにしにくいなどの不都合がある。

【０００４】このような不都合を解消すべく、対物レン
ズ系と接眼測微計との間に、複数板の鏡を組み合わせた
像回転用の光学系を配置し、この光学系を所定角度回動
することにより、試料に付与された圧痕のＸ方向の対角
線またはＹ方向の対角線のいずれか一方を接眼測微計の
測定条件に一致させるようにした硬さ試験機が提案され
ている（特開平６−２０７８９７号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平６−
２０７８９７号公報に記載の硬さ試験機では、圧痕像回
転用の光学系を、図９に示すように、第１反射面（鏡）
101，第２反射面（鏡）102および第３反射面（鏡）103
を組み合わせ、第１反射面101と第３反射面103とが一体
的に軸Ａ−Ａを中心として回動できるように構成すると
ともに、軸Ａ−Ａからｒの距離の特定角度位置の２カ所
に第２反射面を設置し、第１反射面101と第３反射面103
とを一体的に軸Ａ−Ａを中心に回転して、２つある第２
反射鏡のうちのいずれか一方の位置に対向するよう回動
角を選択するものであるが、この光学系には、次のよう
な問題点がある。

【０００６】(1) 回転中心軸Ａ−Ａから離れた位置に第
２反射鏡を２カ所に設けなければならないため、顕微鏡
の１部分が大きな寸法となり、コンパクトな装置にしに
くい。 (2) 固定反射鏡（第２反射鏡）と回転反射鏡（第１，第
３反射鏡）との角度合わせ精度を高めないと正確な像が
得られないため、製品コストならびにメンテナンスの点
で不利である。 (3) 像の回転角度が、２つの第２反射鏡の相対角度のみ
に限定されるため、実用上問題がある。すなわち、実際
の圧痕の２本対角線の相互間の角度は、正確に90°であ
ることは稀で、90°から僅かにずれていることが多く、
像の回転角度は90°から僅かに異なる回転の可能なもの
でなければ実用に耐えられない。

【０００７】本発明は、このような問題点の解決をはか
ったビッカース硬さ試験機を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に記載のビッカース硬さ試験機は、ビッカ
ース硬さ試験機において、試料受け台と、同試料受け台
上に載置された試料に略四角形状の圧痕を付与する圧痕
付与手段と、上記試料が上記試料受け台に載置されてい
る状態で、同試料に上記圧痕付与手段によって付与され
た上記圧痕の寸法を測定する光学顕微鏡をそなえ、上記
光学顕微鏡の一部である接眼測微計が一定方向の寸法測
定だけが行なえるように構成されるとともに同光学顕微
鏡の接眼測微計と対物レンズとの中間に圧痕像回転機構
としてのプリズムが設けられ、上記圧痕の２方向の測定
が、上記プリズムの回転により行なえるように構成され
ていることを特徴としている。

【０００９】また請求項２に記載のビッカース硬さ試験
機は、請求項１に記載のビッカース硬さ試験機におい
て、上記プリズムが上記光学顕微鏡の鏡胴に回転可能に
装着されるとともに、上記鏡胴の外方から上記プリズム
の回転が行なえるように構成されていることを特徴とし
ている。

【００１０】さらに請求項３に記載ビッカース硬さ試験
機は、請求項１または２に記載のビッカース硬さ試験機
において、上記プリズムが台形プリズムで構成されると
ともに、同台形プリズムが反射面と平行でかつ中心光線
と平行な軸を回転軸として回転できるように構成されて
いることを特徴としている。

【００１１】さらにまた請求項４に記載ビッカース硬さ
試験機は、請求項１または２に記載のビッカース硬さ試
験機において、上記プリズムが入射面をもつ入射側プリ
ズムと出射面をもつ出射側プリズムとがそれらの入射面
および出射面を平行になるように組み合わされた組合わ
せプリズムで構成されるとともに、同組合わせプリズム
が上記の入射面および出射面と直交する軸を回転軸とし
て回転できるように、構成されていることを特徴として
いる。

【００１２】

【作用】上述の本発明のビッカース硬さ試験機では、像
回転用プリズムを回転することにより、圧痕像を任意の
角度に回転させることができる。したがって、一定方向
の寸法測定状態に設定した接眼測微計に、圧痕像の２方
向の対角線を順次合致させ、各対角線の長さを計測する
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
ビッカース硬さ試験機について説明すると、図１はその
一部切断模式側面図、図２はその対物レンズによる圧痕
像の正面図、図３はその圧痕像測定用光学顕微鏡の要部
の模式側面図、図４は同変形例の模式側面図、図５(a)
はプリズム入射像の図、図５(b)は第１方向測定位置に
おける結像面上の圧痕像の模式図、図５(c)は第２方向
測定位置における結像面上の圧痕像を示す模式図、図６
は接眼測微計の視界を示す模式図、図７，図８はプリズ
ムによる像回転原理の説明図である。

【００１４】図１において、符号１はビッカース硬さ試
験機の本体１を示しており、この本体１に、試料７を載
置するための試料受け台８が上下動可能に取り付けられ
るとともに、試料受け台８の上方に、対向して回転台９
が取り付けられている。

【００１５】回転台９に、圧痕を試料７に付与可能な四
角錐状の圧痕付与手段としての圧子２と、対物レンズ６
とが取り付けられるとともに、対物レンズ６に接眼測微
計10が反射鏡17を介して接続されていて、図示省略の押
圧手段により圧子２を試料受け台８上の試料７に押し付
けて形成された略四角形状のくぼみ（の２本の対角線の
長さ）の測定が、回転台９を図１の位置に回転すること
により、接眼測微計10により行なえるようになってい
る。なお対物レンズ６，接眼測微計10および反射鏡17に
より圧痕像測定用光学顕微鏡30が構成されている。

【００１６】接眼測微計10は、接眼レンズ３と測定線微
動機構４とにより構成されている。符号11は対物レンズ
による結像面を示しており、この結像面11の位置に、図
２に示すような、試料７に形成された圧痕像20が結像さ
れるようになっている。なお以上の構成は、従来のビッ
カース硬さ試験機と同様の構成である。この実施例で
は、上述のようなビッカース硬さ試験機において、対物
レンズ６と接眼測微計10の間に、像回転機構５が設けら
れている。

【００１７】すなわち図３に示すように、結像面11の直
前の鏡胴15内に、円筒形のプリズムホルダー12が回転可
能に取り付けられており、このプリズムホルダー12に台
形プリズム14が取り付けられて像回転機構５が形成され
ている。符号13はプリズムホルダー12に突設された回転
用レバー13を示している。

【００１８】ここで、台形プリズムによる像回転の原理
について説明する。図７において、符号Ｓは台形プリズ
ム14の反射面としての底面を示している。いま、反射面
Ｓに平行で反射面からの高さの異なるａ，ｂの光線が図
７において左方向から台形プリズム14に入光すると、各
光線ａ，ｂは図７の矢印で示すように、反射面Ｓでそれ
ぞれ１回反射して反射面Ｓに平行な光線となって出光す
る。このように、反射面Ｓに平行な光線ａ，ｂは台形プ
リズム14を通過する前後で、高さが反転する。

【００１９】ここで、反射面Ｓと平行で直線ａ−ａを通
る軸（中心光線の軸）を回転軸として台形プリズム14を
回転すると、プリズム通過像は直線すなわち軸ａ−ａを
中心に回転する。

【００２０】この実施例は、この原理を利用したもの
で、結像面11の直前に、台形プリズム14を、中心光線に
対して平行な軸を回転軸として回転可能にプリズムホル
ダー12に装着し、このプリズムホルダー12を鏡胴15の外
側から回転用のレバー13により回転して、試料７に形成
された圧痕のプリズムと通過像、すなわち結像面11に結
像される圧痕像20を、その対角線の長さを接眼測微計10
により測定するのに適した位置（回転位置）に、接眼測
微計10を回転することなく、結像面11上に結像させるこ
とができる。

【００２１】すなわち、台形プリズム14の入射像が、図
５(a)に示すような、くぼみ20ａの角部21と23とがＹ−
Ｙ線上に位置し、かつ角部22と24とがＸ−Ｘ線上に位置
するとき、反射面ＳをＸ−Ｘ線と平行にセットする（第
１方向測定位置）と、プリズム14の通過像つまり結像面
11に結像されるくぼみの圧痕像20ｂは、図５(b)に示す
ように、角部21と23とがＹ−Ｙ線上に位置しかつ角部22
と24とがＸ−Ｘ線上に位置する像となる。

【００２２】接眼測微計10には、例えば図６に示すよう
にＸ−Ｘ線上にスケール（目盛り）10ａが設けられてい
るから、この第１方向測定位置においてスケール10ａに
より圧痕像20ｂの角部22と24との間の直線距離、つまり
第１対角線ｍの長さｌｍを計測することができる。

【００２３】次いで、この状態から台形プリズム14を略
45°回転し、台形プリズム14の通過像つまり圧痕像投影
板11に投影される圧痕像20ｂを、図５(c)に示すよう
に、角部21と23とがＸ−Ｘ線上に位置するように反射面
Ｓをセットする（第２方向測定位置）ことにより、第１
方向測定位置の場合と同様に、角部21と24との間の直線
距離、つまり第２対角線ｎの長さｌｎをスケール10ａに
より計測することができる。

【００２４】このように、この実施例では、接眼測微計
10を固定したままで結像面11上の圧痕像20ｂを回転させ
て２方向の対角線長さの測定を、Ｘ線上の長さ測定用の
スケール10ａを用いて行なうことかできる。なお結像面
11に結像される圧痕像20ｂは任意の角度回転できること
は言うまでもない。図４の変形例では、図３の台形プリ
ズム14に代えて組合わせプリズム16が用いられている。
組合わせプリズム16の場合、プリズム通過像の回転は次
の原理により行なわれる。

【００２５】すなわち図８において、組合わせプリズム
16は入射面Ｐをもつ入射側プリズム16ａと出射面Ｑをも
つ出射側プリズム16ｂとを、それらの斜面を互いに平行
にかつ間隔をあけて対向させるとともに、入射面Ｐと出
射面Ｑとが平行となるように組み合わせて構成されてい
る。互いに平行な光線ａ，ｂは、図８に示すように、入
射面Ｐに直角に入射し、入射側プリズム16ａにおいて２
回内部反射して出射側プリズム16ｂに入光し、出射側プ
リズム16ｂにおいて、３回内部反射して、入射光と上下
方向の反転した出射光となって出光する。

【００２６】なお、入射光は入射面Ｐに、通過光は出射
面にそれぞれ直角に近い条件にすることにより、平行光
線でなくても上下方向を反転させることが可能である。
したがって、入射面Ｐおよび出射面Ｑに直角な回転軸、
例えばａ−ａ軸を回転軸として組合わせプリズム16を回
動させると、プリズム通過像は回動する。

【００２７】このようにして、この変形例の場合も、回
転用レバー13を回転操作して組合わせプリズム16を鏡胴
15内で略45°回転させることにより、結像面11に結像さ
れる圧痕像を任意角回転させることができるため、上述
の台形プリズムの場合と同様に、接眼測微計10を固定し
たままで、２方向の対角線長さの測定を行なうことがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のビッカー
ス硬さ試験機によれば、次のような効果が得られる。 (1) 接眼測微計を最も操作し易い位置に固定したままで
ビッカース硬さの試験を行なうことができるとともに、
像回転手段に回転式プリズムを用いたため、１部が突出
するようなことがなく、全体をコンパクトにまとめるこ
とができる。 (2) 任意の回転角に像を回転できるため、ビッカースく
ぼみの２方向の対角線の交叉角が直角より若干ずれてい
るような場合にも、ビッカース硬さ試験機が可能であ
り、また製作時にあまり精度を必要とせず、コスト面で
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてのビッカース硬さ試験
機の一部切断模式側面図。

【図２】同（結像面上）のくぼみ正面図。

【図３】同圧痕像測定用光学顕微鏡の要部の模式側面
図。

【図４】同変形例の模式側面図。

【図５】(a) 同プリズム入射像の図。 (b) 同第１方向測定位置における結像面上の圧痕像の模
式図。 (c) 同第２方向測定位置における結像面上の圧痕像の模
式図。

【図６】同接眼測微計の視界を示す模式図。

【図７】同台形プリズムによる像回転原理の説明図。

【図８】同組合わせプリズムによる像回転原理の説明
図。

【図９】従来のビッカース硬さ試験機における像回転原
理の説明図。

【符号の説明】

１ ビッカース硬さ試験機の本体 ２ 圧痕付与手段としての四角錐状の圧子 ３ 接眼レンズ ４ 測定線微動機構 ５ 像回転機構 ６ 対物レンズ ７ 試料 ８ 試料受け台 ９ 回転台 10 接眼測微計 10ａ スケール 11 対物レンズの結像面 12 円筒形のプリズムホルダー 13 回転用レバー 14 台形プリズム 15 鏡胴 16 組合せプリズム 16ａ 入射側プリズム 16ｂ 出射側プリズム 17 反射鏡 20ａ くぼみ（圧痕） 20ｂ 圧痕像 21,22,23,24 圧痕像の角部 30 光学顕微鏡 Ｓ 反射面 Ｐ 入射面 Ｑ 出射面 ｍ，ｎ 対角線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビッカース硬さ試験機において、 試料受け台と、同試料受け台上に載置された試料に略四
   角形状の圧痕を付与する圧痕付与手段と、 上記試料が上記試料受け台に載置されている状態で、同
   試料に上記圧痕付与手段によって付与された上記圧痕の
   寸法を測定する光学顕微鏡をそなえ、上記光学顕微鏡の
   一部である接眼測微計が一定方向の寸法測定だけが行な
   えるように構成されるとともに同光学顕微鏡の接眼測微
   計と対物レンズとの中間に圧痕像回転機構としてのプリ
   ズムが設けられ、上記圧痕の２方向の対角線長さの測定
   が上記プリズムの回転により行なえるように構成されて
   いることを特徴とする、ビッカース硬さ試験機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のビッカース硬さ試験機
   において、 上記プリズムが上記光学顕微鏡の鏡胴に回転可能に装着
   されるとともに、上記鏡胴の外方から上記プリズムの回
   転が行なえるように構成されていることを特徴とする、
   ビッカース硬さ試験機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のビッカース硬
   さ試験機において、 上記プリズムが台形プリズムで構成されるとともに、同
   台形プリズムが反射面と平行でかつ中心光線と平行な軸
   を回転軸として回転できるように構成されていることを
   特徴とする、ビッカース硬さ試験機。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載のビッカース硬
   さ試験機において、 上記プリズムが入射面をもつ入射側プリズムと出射面を
   もつ出射側プリズムとがそれらの入射面および出射面を
   平行になるように組み合わされた組合わせプリズムで構
   成されるとともに、同組合わせプリズムが上記の入射面
   および出射面と直交する軸を回転軸として回転できるよ
   うに、構成されていることを特徴とする、ビッカース硬
   さ試験機。