JP2002357524A - Hardness meter - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は硬度計に関し、とく
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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hardness tester, and more particularly, to a hardness tester which is set while observing a measurement point using an indenter.
【0002】[0002]
【従来の技術】圧子に所定の荷重を負荷して供試体に圧
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。2. Description of the Related Art A hardness tester is known in which a predetermined load is applied to an indenter to form an indentation on a specimen, and the hardness of the specimen is measured from the shape of the indentation. In such a hardness tester, for example, as described in Japanese Utility Model Publication No. 5-45964, the test specimen is set on a mounting table that can move in XY, and a measurement position is determined by a microscope arranged above the mounting table. An indent is formed on the surface of the test piece with the indenter.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の硬度計では、Z
ステージで載置台を昇降することにより、圧子と載置台
との距離、あるいは顕微鏡と載置台との距離を調節して
いるので、凹部内の硬度を測定できないことがある。ま
た、凹凸のある供試体に対して複数の測定個所を設定す
るティーチング作業が煩雑である。すなわち、このよう
な作業では従来から次のようにしてティーチングが行わ
れている。一の測定個所を顕微鏡で観察して位置決めし
てその位置を記憶した後、供試体の凸部を避けるためい
ったん載置台を下げて対物レンズを供試体から離す。そ
の後、載置台をXY移動させて、次の測定個所を目視で
位置決めする。そして、載置台を顕微鏡の合焦領域まで
上昇させ、顕微鏡により供試体表面を観察して位置決め
を行って記憶する。In a conventional hardness tester, Z
Since the distance between the indenter and the mounting table or the distance between the microscope and the mounting table is adjusted by raising and lowering the mounting table on the stage, the hardness in the recess may not be measured. In addition, the teaching work for setting a plurality of measurement points on a specimen having irregularities is complicated. That is, in such an operation, teaching is conventionally performed as follows. After observing one measurement point with a microscope and positioning it and memorizing the position, the mounting table is once lowered to separate the objective lens from the specimen in order to avoid the convex part of the specimen. Thereafter, the mounting table is moved XY, and the next measurement point is visually positioned. Then, the mounting table is raised to an in-focus area of the microscope, and the surface of the specimen is observed by the microscope to perform positioning, and is stored.
【0004】本発明の目的は、凹部内の硬度を測定可能
とし、また、凹凸ある供試体上に複数の測定位置を設定
するティーチング操作を簡単にした硬度計を提供するこ
とにある。[0004] It is an object of the present invention to provide a hardness meter capable of measuring the hardness in a concave portion and simplifying a teaching operation for setting a plurality of measurement positions on an uneven specimen.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
1、2を参照して説明すると、本発明による硬度計は、
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、観察装置45を試料台90に対して離接させる第1
の離接機構40と、圧子55aを試料台90に対して離
接させる第2の離接機構50と、第1および第2の離接
機構40,50を独立に駆動する制御装置201とを備
えることを特徴とする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIGS. 1 and 2 showing an embodiment, a hardness tester according to the present invention comprises:
A sample table 90 on which the specimen W is placed, an indenter 55a for applying a load to the specimen W, and an observation device 45 for observing the specimen W
And the first for bringing the observation device 45 into and out of contact with the sample table 90.
, A second separating mechanism 50 for separating the indenter 55a from the sample table 90, and a control device 201 for independently driving the first and second separating mechanisms 40, 50. It is characterized by having.
【0006】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
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。[0006] In the section of the means for solving the above-mentioned problems, which explains the configuration of the present invention, the drawings of the embodiments of the present invention are used to make the present invention easy to understand. However, the present invention is not limited to this.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are diagrams showing a configuration of a hardness tester according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view. FIG. 2 shows FIG.
FIG. The XYZ axes are taken as shown in FIGS. 1 and 2.
【0008】図1および図2に示すように、本実施の形
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。As shown in FIGS. 1 and 2, a hardness meter according to the present embodiment has a base 11 on which a mounting table 10 is provided.
A Y-stage guide rail 21 and a Y-stage driving device 22 extending on the base 11 in the Y-axis direction; and a gate-shaped movable member provided in the Y-stage guide rail 21 and the Y-stage driving device 22 and moving in the Y-axis direction. A Y stage 23, an X stage 32 that moves in the X axis direction by an X axis driving device 31 that extends on the Y stage 23 in the X axis direction, and an observation device 45 provided on the X stage 32 are provided. A first Z-stage driving device 42 that moves up and down the first Z-stage 41 in the Z-axis direction, and a second Z-stage 51 provided on the X-stage 32 and provided with a load device 55 is moved up and down in the Z-axis direction. A second Z stage driving device 52, a joystick 60 for instructing each stage to be driven, and X
A laser irradiation device 70 provided on the stage 32 and irradiating a marker light for indicating a measurement target position on the specimen W;
And a monitor 80 for displaying an image observed by the observation device 45. The specimen W is set on a sample table 90 provided with rollers on the bottom surface, and the sample table 90 is fixed on the mounting table 10 for measurement. The sample table 90 is carried onto the mounting table 10 by the carry-in device 100.
【0009】Yステージ駆動装置22は、Y軸方向に延
在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆動する
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。The Y-stage driving device 22 has a screw rod (not shown) extending in the Y-axis direction, and a Y-stage driving motor 22a for driving the screw rod to rotate. Y stage 2
The base end of one leg 23a of the third stage 3 is screwed into the screw rod rotated by the Y stage driving device 22, and the Y stage 2 is rotated when the screw rod is rotated by the Y stage driving motor 22a.
3 moves in the Y direction. The other leg 2 of the Y stage 23
The base end of 3b is engaged with the Y stage guide rail 21 to guide the movement of the Y stage 23 in the Y axis direction. Y stage guide rail 21, Y stage driving device 22,
The Y stage 23 constitutes the Y stage device 20.
【0010】Xステージ駆動装置31は、X軸方向に延
在するねじ棒(不図示)と、このねじ棒を回転駆動する
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。The X-stage driving device 31 has a screw rod (not shown) extending in the X-axis direction, and an X-stage driving motor 31a for driving the screw rod to rotate. X stage 3
Numeral 2 is screwed onto the above-mentioned screw rod rotated by the X-stage driving device 31, and moves in the X-axis direction when the screw rod is rotated by the X-stage driving motor 31a. The X stage driving device 31 and the X stage 32 constitute the X stage device 30.
【0011】第1のZステージ駆動装置42は、Z軸方
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(第1の離接機構)40が構成され
る。The first Z stage driving device 42 has a screw rod (not shown) extending in the Z-axis direction, and a Z stage driving motor 42a for driving the screw rod to rotate. The first Z stage 41 is screwed onto the screw rod rotated by the Z stage driving device 42, and the Z stage driving motor 42a
When the screw rod rotates, it moves in the Z-axis direction. The first Z stage 41 and the Z stage driving device 42 constitute a first Z stage device (first separation / contact mechanism) 40.
【0012】第1のZステージ装置40によりZ軸方向
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。An observation device 45 which moves up and down in the Z-axis direction by the first Z stage device 40 images the surface of the specimen W with an image sensor such as a CCD and displays the image on a monitor 80. Preferably, a focus detection device is provided in the observation device 45, and the first Z stage 41 is moved up and down in accordance with the detection result to perform focusing. The observer may visually observe the surface of the specimen using the observation device 45 as an optical microscope.
【0013】第2のZステージ駆動装置52は、Z軸方
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(第2の離接機構)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5
5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。The second Z-stage driving device 52 has a screw rod (not shown) extending in the Z-axis direction, and a Z-stage driving motor 52a for driving the screw rod to rotate. The second Z stage 51 is screwed to the screw rod rotated by the Z stage driving device 52, and the Z stage driving motor 52a
As a result, when the screw rod rotates, it moves up and down in the Z-axis direction. The second Z stage 51 and the Z stage driving device 52 constitute a second Z stage device (second separating mechanism) 50. The load device 5 installed on the second Z stage 51
As is well known, 5 includes an indenter 55a and a weight (not shown) for pressing the indenter 55a against the specimen W, and moves up and down in the Z direction when the screw rod is rotated by the Z stage driving device 52a.
【0014】図3は硬度計の制御系を示す図である。こ
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。FIG. 3 is a diagram showing a control system of the hardness meter. The control system includes a control circuit 201 having a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
a, Y stage drive motor 22a, first and second Z
Stage drive motors 42a and 52a, C of observation device 45
CD 45a, load device 55, irradiation device 70, monitor 80
Are respectively controlled by the control circuit 201. The control circuit 201 includes an X encoder 30E for detecting the position of the X stage 32, a Y encoder 20E for detecting the position of the Y stage 23, a first Z encoder 40E for detecting the position of the first Z stage 41, and a second A position signal is input from a second Z encoder 50E that detects the position of the Z stage 51. The joystick 60 or the keyboard 81 described above is also connected to the control circuit 201. The control circuit 201 stores the position signal captured by the teaching operation, and calculates the target positions of the observation device 45 and the load device 55 from the position signal as described later. Further, as described later, the hardness is calculated by calculating the diagonal length of the indentation by image processing.
【0015】次いで、本実施の形態の動作について説明
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。Next, the operation of this embodiment will be described. First, the specimen W was set on the sample stage 90, and FIG.
The sample table 90 is loaded onto the mounting table 10 and fixed by the loading apparatus 100 shown in FIG. The irradiating device 70 irradiates the marker light, and operates the joystick 60 so that the marker light illuminates a desired measurement position.
3 is driven for positioning. At this time, even if the specimen W has irregularities, the irradiation apparatus 70 is sufficiently separated from the specimen W so that the irradiation apparatus 70 does not collide with the projection. In this case, the optical system of the irradiation device 70 is configured so that the spot diameter of the marker light is about 1 mm even when the irradiation device 70 is separated from the specimen W. The measurer determines the measurement target position by looking at the marker light. When the target position is determined, a position storage instruction is given by the joystick 60, and the control circuit 2
Then, the position signals from the X and Y encoders 30E and 20E taken into the storage unit 01 are stored in a storage device (not shown). By performing such operations a plurality of times, teaching at a plurality of measurement target positions is performed.
【0016】次に、ティーチングした位置に観察装置4
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。Next, the observation device 4 is placed at the teaching position.
The XY stages 32 and 23 are driven so that the optical axes of No. 5 coincide. The X stage 32 includes an observation device 45 and an irradiation device 7.
0 is integrally provided, and the relative positional relationship between the two in the XY coordinate system is known. Therefore, the measurement target position determined and stored by the irradiation light, the irradiation device 70 and the observation device 4
The target position of the optical axis of the observation device 45 is calculated based on the relative positional relationship between the optical axes of the observation device 45, and the observation device 45 can be accurately positioned.
【0017】まず、観察装置45を第1番目の測定位置
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。First, the XY stages 32 and 23 are driven so that the observation device 45 is adjusted to the first measurement position.
The first measurement point is imaged by the CCD 45a of the observation device 45, displayed on the monitor 80, and it is determined whether the measurement point is appropriate. If appropriate, the position is stored in the storage device as the first measurement position. Also in this case, as described above, the X and Y encoders 3 incorporated in the control circuit 201
Store the position signals of 0E and 20E. For example, if the observation position is on the crystal grain boundary, the XY stage 3
2 and 23 are driven to change the measurement position. Then, if the measurement position is appropriate, an instruction to store the position is given by the joystick 60, and the position signals from the X and Y encoders 30E and 20E are similarly stored. Such an operation is performed for all measurement points, and teaching at a plurality of hardness measurement positions is completed.
【0018】Xステージ32には観察装置45と負荷装
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。An observation device 45 and a load device 55 are integrally held on the X stage 32, and the relative positional relationship between them in the XY coordinate system is known. Therefore, the XY coordinate position stored as an appropriate measurement position by the above teaching, the optical axis of the observation device 45 and the indenter 55a of the load device 55
Based on the relative positional relationship with the indenter 55a, the measurement position to be loaded by the indenter 55a is calculated, and the indenter 55a can be positioned at that position. As described above, when the teaching at a plurality of measurement positions is completed, the actual hardness measurement is started.
【0019】まず、Xステージ32およびYステージ2
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。First, the X stage 32 and the Y stage 2
3 so that the indenter 55a faces the first measurement position,
The load device 55 is lowered to a predetermined height by the second Z stage drive device 52, and the indenter 55a is brought into contact with the surface of the specimen W. In this state, a weight built in the load device 55 is caused to act on the indenter 55a to form an indent on the specimen W. When the indentation is formed, the load device 55 is raised by the second Z stage drive device 52, and the XY stage device 3
The indenter 55a is caused to face the next measurement position by 0 and 20. Then, indentations are formed on the specimen W with the indenter 55a in the same manner. By repeating such an operation, indentations are respectively formed at a plurality of measurement positions determined by teaching in advance.
【0020】次に、複数の測定位置に形成された圧痕を
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。Next, indentations formed at a plurality of measurement positions are picked up by the CCD 45a of the observation device 45, and the image is processed to calculate the diagonal length of the indentations to calculate the hardness. Therefore, first, the X stage 32 and the Y stage 23 are moved to move the observation device 4 to the first measurement position.
The optical axes of No. 5 are opposed to each other. In order to adjust the focus of the observation device 45 to the indentation, the observation device 45 is set to a predetermined height by the first Z stage driving device 42. In this state, CCD 45
The image captured in step a is captured, binarized, and stored in the buffer memory as a digital image. When the image capture for the first measurement position is completed, the XY stage 3
The indentation at the second measurement position is imaged by moving the observation device 45 by moving the observation device 45 to the second measurement position, and is similarly stored in the memory as a digital image. By repeating such processing, images of the indentations at all the measurement positions are stored.
Predetermined image processing is performed on all the stored images to calculate the diagonal lengths of the plurality of indentations, and the hardness of the plurality of measurement points is calculated based on the load applied by the indenter 55a and the diagonal length.
【0021】このような硬度計によれば、供試体Wを移
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。According to such a hardness tester, since the observation device 45 and the load device 55 are moved in the XY plane without moving the specimen W, even if the specimen W is enlarged, the specimen W
Mounting table 10 does not increase in size accordingly. As a result, the hardness meter can be downsized.
【0022】供試体Wの表面に凹凸がある場合でも、照
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。Even if the surface of the specimen W has irregularities, if the irradiation device 70 is sufficiently separated from the specimen W, the X stage 32 and the Y stage can be moved without raising and lowering the irradiation device 70 in the Z direction each time the irradiation device 70 has irregularities. Irradiation device 70 is moved to XY by stage 23
It can move two-dimensionally in a horizontal plane. As a result, the teaching time of the measurement position with respect to the specimen W having irregularities can be reduced. Since the hardness measurement position can be roughly determined by visually observing the marker light irradiated on the specimen W, the virtual optical axis of the objective lens is set on the specimen W and visually determined as in the related art. It is easier to determine the target measurement position than to perform positioning.
【0023】観察装置45と負荷装置55を第1および
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。The observation device 45 and the load device 55 are installed on the first and second Z stage devices 40 and 50, respectively, so that they can be individually raised and lowered in the Z-axis direction. The operation of teaching the measurement position is simplified. Further, it is possible to measure the hardness in the concave portion of the specimen W, which was conventionally difficult. That is, the XY stage devices 30, 2
With 0, the optical axis of the observation device 45 is opposed to the measurement position, and the observation device 45 is lowered in the Z-axis direction by the first Z stage device 40. That is, the lens barrel of the observation device 45 is made to enter the concave portion, and the measurement is focused on the measurement position on the surface of the specimen to observe. If the measurement position is appropriate, the position is stored. The observation device 45 is raised, and the target XY coordinate position of the indenter 55a is calculated based on the stored position. The indenter 55a is moved to the target XY coordinate position by the XY stage devices 30 and 20, and faces the measurement position in the concave portion. The indenter 55a of the load device 55 is brought into contact with the measurement position of the specimen W by the second Z stage device 50, and a load is applied to the specimen W via the indenter 50a to form an impression. As described above, the observation device 45 and the load device 55 are moved integrally in the XY plane,
In addition, since the members are individually raised and lowered in the Z-axis direction, it is possible to measure the hardness of the concave portions, which has been conventionally difficult.
【0024】なお、上記実施の形態においては、観察装
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。In the above-described embodiment, the observation device 45 is an imaging device using the CCD 45a, but may be an optical microscope. In this case, the diagonal length of the indentation is measured not by image processing but by visual observation using an optical microscope. I do. In addition, a plurality of measurement target positions are sequentially determined, and a measurement position is determined by sequentially observing the specimen at the determined plurality of target positions,
Indentations were sequentially formed at a plurality of measurement positions, and the hardness was calculated by sequentially capturing images of the indentations at a plurality of measurement positions. However, the test position was determined by observing the specimen at one measurement target position. Then, an impression may be formed, an image may be taken in, the hardness may be calculated, and then the hardness may be calculated for the next measurement target position in a similar procedure. The irradiation device 70
Is mounted on the X stage 32 and moved two-dimensionally. However, if the specimen is not so large, a scanning mechanism for scanning the light emitted from the fixed irradiation device 70 may be provided. In this case, the scanning mechanism is a mechanism for moving the irradiation light.
【0025】図4は、本発明によるレーザー光照射装置
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。FIG. 4 shows a laser beam irradiation device according to the present invention provided in a conventional hardness tester, and a measurement target position is visualized by marker light. As shown in FIG. 4, a specimen is placed on an XYZ stage 301, and a revolver 302, which is rotatably installed above facing the stage 301, has a microscope objective lens 303, an indenter 304, a laser irradiation device 305, Is provided. 306 is the objective lens 3
307, an eyepiece that constitutes an optical microscope together with 03
Is a CCD image sensor for imaging the surface of the test sample.
【0026】図4に示す硬度計により硬度を測定する手
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。The procedure for measuring the hardness with the hardness meter shown in FIG. 4 will be described. By rotating the revolver 302, the irradiation device 3
05 is opposed to the specimen, and the specimen is irradiated with a laser spot light. The measurer moves the XYZ stage 301 while visually observing the spot light on the specimen so that the measurement target position of the specimen is irradiated with the laser light. When the measurement target is determined, the revolver 302 is rotated so that the objective lens 303 faces the target position, the focus is adjusted, and the surface of the specimen is observed. If not on the crystal grain boundary, the revolver 302 is rotated so that the indenter 305 faces the measurement position, and the indenter 304 forms an indentation on the measured value.
【0027】図4に示した硬度計においても、測定目標
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。Also in the hardness meter shown in FIG. 4, the target position to be measured is indicated by visible light, so that the determination of the target position becomes extremely easy.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によれば、圧子と観察装置を独立
に供試体に対して離接できるようにしたので、凹凸のあ
る供試体のティーチング作業が簡単になり、また、凹部
の測定箇所を観察装置で観察し、その後で、凹部測定位
置に圧子を押し付けることができるので、従来難しかっ
た凹部の硬さを簡単に測定できる。According to the present invention, the indenter and the observation device can be independently attached to and detached from the specimen, so that the teaching work of the specimen having irregularities can be simplified, and the measuring point of the concave portion can be measured. Can be observed with an observation device, and then the indenter can be pressed against the concave portion measurement position, so that the hardness of the concave portion, which has been difficult in the past, can be easily measured.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】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FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hardness tester according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a front view.
【図2】図1(b)の右側面図FIG. 2 is a right side view of FIG.
【図3】図1および2の硬度計の制御系を示すブロック
図FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the hardness meter of FIGS. 1 and 2;
【図4】硬度計の他の実施の形態を示す図であり、
(a)が正面図、(b)が側面図FIG. 4 is a view showing another embodiment of the hardness meter;
(A) is a front view, (b) is a side view.
20 Yステージ装置 23 Yステージ 30 Xステージ装置 32 Xステージ 40 第1のZステージ装置 41 第1のZステージ 45 観察装置 50 第2のZステージ装置 51 第2のZステージ 55 負荷装置 55a 圧子 90 試料台 W 供試体 Reference Signs List 20 Y stage device 23 Y stage 30 X stage device 32 X stage 40 First Z stage device 41 First Z stage 45 Observation device 50 Second Z stage device 51 Second Z stage 55 Load device 55a Indenter 90 Sample Table W Specimen
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 修 京都市下京区中堂寺前田町13 エジソンハ ード株式会社内 (72)発明者 藤田 良幸 京都市下京区中堂寺前田町13 エジソンハ ード株式会社内 (72)発明者 前田 豊一 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所三条工場内 Fターム(参考) 2H052 AC04 AC34 AD20 AD33 AF02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Osamu Kudo, inventor 13 Edison Hard Co., Ltd., Chudoji Maedacho, Shimogyo-ku, Kyoto (72) Inventor Yoshiyuki Fujita 13 Edison Harde, Chudoji Maedacho, Shimogyo-ku, Kyoto ( 72) Inventor Toyoichi Maeda 1-term, Kuwabaracho, Nishinokyo, Nakagyo-ku, Kyoto F-term in the Sanjo Plant of Shimadzu Corporation (reference) 2H052 AC04 AC34 AD34 AD20 AD33 AF02
Claims (1)
構と、 前記観察装置を前記試料台に対して離接させる第2の離
接機構と、 前記第1および第2の離接機構を独立に駆動する制御装
置とを備えることを特徴とする硬度計。A sample stage on which a sample is placed; an indenter for applying a load to the sample; an observation device for observing the sample; A separation / contact mechanism, a second separation / contact mechanism for separating the observation device from / to the sample stage, and a control device for independently driving the first and second separation / contact mechanisms. Hardness meter.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002103234A JP4064705B2 (en) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | Hardness tester |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013007652A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | Inspection method and inspection device for synthetic resin material |
CN108161570A (en) * | 2017-12-22 | 2018-06-15 | 大连运明自动化技术有限公司 | A kind of blank allowance automatic checkout system based on laser ranging sensing |
CN108161566A (en) * | 2017-12-22 | 2018-06-15 | 大连运明自动化技术有限公司 | A kind of blank allowance automatic detection device and method based on laser ranging sensing |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002103234A patent/JP4064705B2/en not_active Expired - Lifetime
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---|---|---|---|---|
JP2013007652A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | Inspection method and inspection device for synthetic resin material |
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