JP2002323422A - 硬度計 - Google Patents
硬度計Info
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Abstract
るようにする。 【解決手段】 照射装置70により照射光を照射し、移
動機構により照射光の照射位置を試料台90の面内にお
いて変更することで、試料台90に置かれた供試体W上
の任意の位置に光を照射することができる。このような
照射装置70で測定位置を指示できるので、従来のよう
に観察装置の対物レンズの仮想光軸を供試体W上に設定
して目視で位置決めをするのに比べて、目標測定位置を
決めやすくなる。
Description
に圧子による測定個所を観察しながら設定する硬度計に
関する。
痕を形成し、この圧痕の形状から供試体の硬度を計測す
る硬度計が知られている。このような硬度計において
は、例えば実公平5−45964号公報に記載されてい
るように、供試体はXY移動可能な載置台にセットさ
れ、載置台の上方に配置した顕微鏡により測定位置を決
定しながら圧子で供試体表面に圧痕を形成する。
定する際、XYステージにより載置台をXY方向に移動
させながら顕微鏡の対物レンズの仮想光軸を目視により
測定目標位置に合わせる。しかるのち、対物レンズを供
試体に接近させてピントを合わせ、測定箇所を観察しな
がら正確に測定目標位置を位置決めしている。目視によ
り対物レンズの仮想光軸を測定位置に合致するように載
置台を移動するため、位置決めの時間がかかったり、正
確に位置決めできないことがある。
を光により指示できるようにした硬度計を提供すること
にある。
1、2を参照して説明すると、本発明に係る硬度計は、
供試体Wを載置する試料台90と、供試体Wへ負荷をか
ける圧子55aと、供試体Wを観察する観察装置45
と、供試体W上の任意の位置に照射光を照射する照射装
置70と、照射光の照射位置を試料台90の面内におい
て2次元移動する移動機構20,30とを備えることを
特徴とする。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
の形態について説明する。図1および図2は本発明の実
施の形態に係る硬度計の構成を示す図であり、(a)が
平面図、(b)が正面図である。また図2は図1(b)
の右側面図である。なお、図1および図2において図示
のようにXYZ軸をとる。
態に係る硬度計は、載置台10が設けられた基台11
と、基台11上にY軸方向に延在するYステージガイド
レール21およびYステージ駆動装置22と、Yステー
ジガイドレール21およびYステージ駆動装置22に設
けられY軸方向に移動する門形のYステージ23と、こ
のYステージ23上でX軸方向に延在するX軸駆動装置
31によりX軸方向に移動するXステージ32と、この
Xステージ32に設けられ、観察装置45が設置された
第1のZステージ41をZ軸方向に昇降する第1のZス
テージ駆動装置42と、Xステージ32に設けられ、負
荷装置55が設置された第2のZステージ51をZ軸方
向に昇降する第2のZステージ駆動装置52と、各ステ
ージを駆動指示するためのジョイスティック60と、X
ステージ32に設けられ、供試体W上に測定目標位置を
指示するマーカー光を照射するレーザ照射装置70と、
観察装置45で観察した画像を表示するモニタ80とを
有する。供試体Wは底面にコロを設けた試料台90上に
セットされ、試料台90を載置台10上に固定して測定
が行われる。試料台90は搬入装置100により載置台
10上に搬入される。
在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆動する
Yステージ駆動モータ22aとを有する。Yステージ2
3の一方の脚部23aの基端部は、Yステージ駆動装置
22により回転する上記ねじ棒に螺合し、Yステージ駆
動モータ22aによりねじ棒が回転するとYステージ2
3はY方向に移動する。Yステージ23の他方の脚部2
3bの基端部はYステージガイドレール21と係合して
Yステージ23のY軸方向の移動をガイドする。Yステ
ージガイドレール21と、Yステージ駆動装置22と、
Yステージ23とによりYステージ装置20が構成され
る。
在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆動する
Xステージ駆動モータ31aとを有する。Xステージ3
2は、Xステージ駆動装置31により回転する上記ねじ
棒に螺合し、Xステージ駆動モータ31aによりねじ棒
が回転するとX軸方向に移動する。Xステージ駆動装置
31と、Xステージ32とによりXステージ装置30が
構成される。
向に延在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆
動するZステージ駆動モータ42aとを有する。第1の
Zステージ41は、Zステージ駆動装置42により回転
する上記ねじ棒に螺合し、Zステージ駆動モータ42a
によりねじ棒が回転するとZ軸方向に移動する。第1の
Zステージ41と、Zステージ駆動装置42とにより第
1のZステージ装置40が構成される。
に昇降する観察装置45は、供試体Wの表面をCCDの
ような撮像素子で撮像してモニタ80に表示する。好ま
しくは、観察装置45に焦点検出装置を設け、その検出
結果に応じて第1のZステージ41を昇降させてピント
合わせを行う。観察装置45を光学顕微鏡として測定者
が目視で供試体表面を観察してもよい。
向に延在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆
動するZステージ駆動モータ52aとを有する。第2の
Zステージ51は、Zステージ駆動装置52により回転
する上記ねじ棒に螺合し、Zステージ駆動モータ52a
によりねじ棒が回転するとZ軸方向に昇降する。第2の
Zステージ51と、Zステージ駆動装置52とにより第
2のZステージ装置50が構成される。この第2のZス
テージ51に設置された負荷装置55は周知のように、
圧子55aと、圧子55aを供試体Wに押圧する重り
(不図示)とを備え、Zステージ駆動装置52aにより
ねじ棒が回転するとZ方向に昇降する。
の制御系は、CPU,ROM,RAMなどを有する制御
回路201を備え、上述したXステージ駆動モータ31
a、Yステージ駆動モータ22a、第1および第2のZ
ステージ駆動モータ42a、52a、観察装置45のC
CD45a、負荷装置55,照射装置70,モニタ80
はそれぞれ制御回路201により制御される。制御回路
201には、Xステージ32の位置を検出するXエンコ
ーダ30E,Yステージ23の位置を検出するYエンコ
ーダ20E,第1のZステージ41の位置を検出する第
1のZエンコーダ40E,第2のZステージ51の位置
を検出する第2のZエンコーダ50Eから位置信号が入
力される。この制御回路201には、上述したジョイス
ティック60あるいはキーボード81も接続されてい
る。制御回路201は、ティーチング操作で取り込んだ
位置信号を記憶し、位置信号から後述するように観察装
置45や負荷装置55の目標位置を演算する。また、後
述するように、画像処理により圧痕の対角線長を演算し
て硬度を算出する。
する。まず供試体Wを試料台90の上にセットし、図2
に示す搬入装置100により試料台90を載置台10上
に搬入して固定する。照射装置70からマーカー光を照
射させ、ジョイスティック60を操作してマーカー光が
所望の測定位置を照明するようにXYステージ32,2
3を駆動して位置決めする。このとき、供試体Wに凹凸
があっても照射装置70が凸部に衝突しないように照射
装置70を供試体Wから十分離しておく。この場合、照
射装置70を供試体Wから離してもマーカー光のスポッ
ト径が1mm程度になるように照射装置70の光学系を
構成する。測定者はマーカー光を目視して測定目標位置
を決定する。目標位置が決定されたら、ジョイスティッ
ク60により位置記憶指示を行い、そのとき制御回路2
01に取り込まれているXおよびYエンコーダ30Eお
よび20Eからの位置信号を図示しない記憶装置に記憶
する。このような操作を複数回行って、複数の測定目標
位置のティーチングを行う。
5の光軸が一致するようにXYステージ32,23を駆
動する。Xステージ32には観察装置45と照射装置7
0が一体的に設置され、XY座標系内での両者の相対位
置関係は既知である。したがって、照射光で決定して記
憶した測定目標位置および、照射装置70と観察装置4
5の光軸の相対位置関係に基づいて、観察装置45の光
軸の目標位置が演算され、観察装置45を正確に位置決
めできる。
に合わせるようにXYステージ32,23を駆動する。
観察装置45のCCD45aで第1番目の測定個所を撮
像してモニタ80上に表示し、測定箇所として適切か判
断する。適切であればその位置を第1の測定位置として
記憶装置に記憶する。この場合も上述したように、制御
回路201に取り込まれているXおよびYエンコーダ3
0Eおよび20Eの位置信号を記憶する。たとえば観察
位置が結晶粒界上の場合には硬度測定個所として適切で
ないので、ジョイスティック60によりXYステージ3
2,23を駆動して測定位置を変更する。そして、この
測定位置が適切ならばジョイスティック60でその位置
を記憶する指示を行い、同様に、XおよびYエンコーダ
30E,20Eからの位置信号を記憶する。このような
操作を全測定個所に対して行い、複数の硬度測定位置の
ティーチングを終了する。
置55が一体的に保持され、XY座標系での両者の相対
位置関係は既知である。したがって、上記ティーチング
により適切な測定位置として記憶されたXY座標位置お
よび、観察装置45の光軸と負荷装置55の圧子55a
との相対位置関係とに基づいて、圧子55aで負荷すべ
き測定位置を演算し、その位置へ圧子55aを位置決め
することができる。以上のようにして、複数の測定位置
のティーチングが終了したら、実際の硬度測定を開始す
る。
3を移動して圧子55aを第1の測定位置に対峙させ、
第2のZステージ駆動装置52により負荷装置55を所
定の高さまで降下して、圧子55aを供試体Wの表面に
接触させる。その状態で、負荷装置55に内蔵された重
りを圧子55aに作用させて供試体Wに圧痕を形成す
る。圧痕が形成されたら負荷装置55を第2のZステー
ジ駆動装置52により上昇させ、XYステージ装置3
0,20により圧子55aを次の測定位置に対峙させ
る。そして、同様にして圧子55aで供試体Wに圧痕を
形成する。このような操作を繰り返し行って予めティー
チングして決定した複数の測定位置にそれぞれ圧痕を形
成する。
観察装置45のCCD45aで撮像し、その画像を画像
処理することにより、圧痕の対角線の長さを計算して硬
さを算出する。そのため、まず、Xステージ32および
Yステージ23を移動して第1の測定位置に観察装置4
5の光軸を対峙させる。観察装置45のピントを圧痕に
合わせるため、第1のZステージ駆動装置42で観察装
置45を所定の高さに設定する。この状態でCCD45
aで撮像している画像を取り込み、2値化してデジタル
画像としてバッファメモリに格納する。第1の測定位置
に対する画像の取り込みが終了したら,XYステージ3
2,23を移動して観察装置45を第2の測定位置と対
峙させて第2の測定位置の圧痕を撮像して、同様にデジ
タル画像としてメモリに格納する。このような処理を繰
り返し行って全ての測定位置の圧痕の画像を記憶する。
記憶された全ての画像に対して所定の画像処理を施して
複数の圧痕の対角線長を算出し、圧子55aによる負荷
荷重と対角線長とに基づいて複数の測定個所の硬さを計
算する。
動せずに観察装置45と負荷装置55をXY面内で移動
するようにしたので、供試体Wが大型化しても供試体W
の載置台10がそれにともなって大型化することがな
い。その結果、硬度計を小型化できる。
射装置70を供試体Wから十分離しておけば、凹凸のた
びに照射装置70をZ方向に昇降させることなく、Xス
テージ32とYステージ23により照射装置70をXY
水平面内で2次元移動することができる。その結果、凹
凸のある供試体Wに対する測定位置のティーチング時間
が短縮できる。供試体W上に照射されたマーカー光を目
視することにより硬度測定位置を大まかに決定すること
ができるので、従来のように、対物レンズの仮想光軸を
供試体W上に設定して目視で位置決めをするのに比べ
て、目標測定位置を決めやすくなる。
第2のZステージ装置40,50に各々設置して個別に
Z軸方向に昇降できるようにしたので、供試体Wに凹凸
がある場合に、測定位置をティーチングする操作が簡単
になる。また、従来は難しかった供試体Wの凹部内の硬
さを測定できる。すなわち、XYステージ装置30,2
0により観察装置45の光軸を測定位置と対峙させ、第
1のZステージ装置40により観察装置45をZ軸方向
に降下させる。つまり、観察装置45の鏡筒を凹部内に
進入させ、供試体表面の測定位置にピントを合わせ観察
する。測定位置として適切であれば、その位置を記憶す
る。観察装置45を上昇させ、記憶した位置に基づいて
圧子55aの目標XY座標位置を算出する。XYステー
ジ装置30,20により圧子55aを目標XY座標位置
に移動して凹部内の測定位置と対峙させる。第2のZス
テージ装置50により負荷装置55の圧子55aを供試
体Wの測定位置に接触させ、圧子50aを介して供試体
Wに負荷を加えて圧痕を形成する。このように、観察装
置45と負荷装置55をXY平面内で一体に移動させ、
かつ、Z軸方向には個別に昇降するようにしたので、従
来難しかった凹部の硬さが測定できる。
置45をCCD45aによる撮像装置としたが光学顕微
鏡としてもよく、この場合、圧痕の対角線長は画像処理
ではなく、光学顕微鏡を用いて目視により測定する。ま
た、複数の測定目標位置を順次決定し、決定された複数
の目標位置で供試体を順次観察して測定位置を決定し、
複数の測定位置で順次圧痕を形成し、複数の測定位置の
圧痕の画像を順次取り込んで硬度を演算するようにした
が、1つの測定目標位置に対して供試体を観察して測定
位置を決定し、圧痕を形成し、画像を取り込んで硬度を
演算し、次いで次の測定目標位置に対して同様な手順で
硬度を演算するようにしても良い。また、照射装置70
をXステージ32上に設置して2次元移動させるように
したが、供試体がそれほど大きくなければ、固定した照
射装置70から出射される光を走査する走査機構を設け
てもよい。この場合、走査機構が照射光の移動機構であ
る。
を従来の硬度計に設け、マーカー光により測定目標位置
を可視化するものである。図4に示すように、XYZス
テージ301上に供試体を載置し、ステージ301と対
峙する上方に回転可能に設置されたレボルバ302に
は、顕微鏡対物レンズ303と圧子304とレーザ照射
装置305とが設けられている。306は対物レンズ3
03とともに光学顕微鏡を構成する接眼レンズ、307
は供試体表面を撮像するCCD撮像素子である。
順を説明する。レボルバ302を回転させて照射装置3
05を供試体と対峙させ、レーザースポット光を供試体
に照射する。測定者は、供試体上のスポット光を目視し
ながらXYZステージ301を移動して供試体の測定目
標位置にレーザ光が照射するようにする。測定目標が決
まったらレボルバ302を回転させて目標位置に対物レ
ンズ303を対峙し、ピントを合わせて供試体表面を観
察する。結晶粒界上でなければレボルバ302を回転し
て圧子305を測定位置に対峙させ、圧子304により
測定値に圧痕を形成する。
位置が可視光で指示されるので目標位置の決定が極めて
容易になる。
ば、照射装置により供試体に可視光を照射して測定位置
を指示できるようにしたので、測定位置の決定が容易に
なる。
図であり、(a)が平面図、(b)が正面図
図
(a)が正面図、(b)が側面図
Claims (1)
- 【請求項1】 供試体を載置する試料台と、 前記供試体へ負荷をかける圧子と、 前記供試体を観察する観察装置と、 前記供試体上の任意の位置に照射光を照射する照射装置
と、 前記照射光の照射位置を前記試料台の水平面内において
2次元移動する移動機構とを備えることを特徴とする硬
度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002103235A JP4073700B2 (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 硬度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002103235A JP4073700B2 (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 硬度計 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10354638A Division JP2000180330A (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 硬度計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002323422A true JP2002323422A (ja) | 2002-11-08 |
JP4073700B2 JP4073700B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=19193725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002103235A Expired - Lifetime JP4073700B2 (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 硬度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4073700B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005301064A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Olympus Corp | システム顕微鏡 |
JP2017053732A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社ミツトヨ | 硬さ試験機 |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002103235A patent/JP4073700B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005301064A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-10-27 | Olympus Corp | システム顕微鏡 |
JP4603283B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2010-12-22 | オリンパス株式会社 | システム顕微鏡 |
JP2017053732A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 株式会社ミツトヨ | 硬さ試験機 |
CN106525623A (zh) * | 2015-09-10 | 2017-03-22 | 株式会社三丰 | 硬度测试机 |
DE102016215521B4 (de) | 2015-09-10 | 2023-04-20 | Mitutoyo Corporation | Härteprüfgerät |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP4073700B2 (ja) | 2008-04-09 |
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