JP2014228372A - Indenter unit and hardness testing machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an indenter unit having simple constitution and besides, capable of detecting indentation depth of an indenter into a test piece, and a hardness testing machine.SOLUTION: In an indenter unit 50 including an indenter 21, a displacement detector 54 and an abutting member 55, an indenter shaft 44 is inserted into a prescribed position of a turret and connected to an engaging member 45, so that indenter is mounted on the turret. Hereby, fitting of the displacement detector 54 to a hardness tester can be performed together with fitting of the indenter 21 to the turret.

Description

この発明は、試験片の硬度を測定するための圧子ユニットおよび硬さ試験機に関する。   The present invention relates to an indenter unit and a hardness tester for measuring the hardness of a test piece.

このような硬さ試験機としては、例えば、試験片のビッカース硬さやヌープ硬さなどを測定するビッカース硬度計等が知られている。このような硬さ試験機においては、試験片に試験力をかけてその表面に圧痕を形成する圧子と、この圧子と対向配置されて試験片を載置する載置台と、試験片上の複数の計測点で圧痕を形成するために試験片を順次に移動するＸＹステージと、試験片を観察するための１０倍や５０倍程度の複数の対物レンズと、これらの対物レンズおよび圧子のうちいずれか一つを計測点と対向させるように切り換えるターレットとを備えている。そして、試験片に形成された圧痕は、対物レンズを透過して拡大された試験片像をオペレータが観察するための接眼レンズや、対物レンズにより拡大された試験片像を表示するためのモニタを利用して観察される（特許文献１参照）。   As such a hardness tester, for example, a Vickers hardness tester for measuring the Vickers hardness or Knoop hardness of a test piece is known. In such a hardness tester, an indenter that applies a test force to the test piece to form an indentation on the surface thereof, a mounting table that is placed opposite to the indenter and places the test piece, and a plurality of test pieces on the test piece An XY stage that sequentially moves the test piece to form an indentation at the measurement point, a plurality of objective lenses of about 10 times or 50 times for observing the test piece, and any one of these objective lenses and indenters And a turret that switches one to face the measurement point. The indentation formed on the test piece is an eyepiece for the operator to observe the test piece image that has been enlarged through the objective lens, and a monitor for displaying the test piece image that has been enlarged by the objective lens. It is observed using (see Patent Document 1).

このような硬さ試験機でビッカース試験を行う場合には、試験片に対して四角錐形状の圧子により圧痕を形成し、ターレットを回転して圧子と対物レンズとを切り換え、対物レンズを介して圧痕の画像を取得している。そして、試験力を圧痕の対角線長さから求められた圧痕の表面積で割った値が、ビッカース硬さ（ＨＶ）として算出される。   When performing a Vickers test with such a hardness tester, an indentation is formed on the test piece with a quadrangular pyramid-shaped indenter, and the turret is rotated to switch between the indenter and the objective lens. An indentation image is acquired. Then, a value obtained by dividing the test force by the surface area of the indent obtained from the diagonal length of the indent is calculated as Vickers hardness (HV).

図７は、従来のビッカース硬さ試験機の負荷機構の例を説明する概要図である。図７（ａ）は、試験片１００に対して試験力が加えられている状態を示し、図７（ｂ）は、試験片１００に対する試験力が解除されている状態を示している。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a load mechanism of a conventional Vickers hardness tester. 7A shows a state in which a test force is applied to the test piece 100, and FIG. 7B shows a state in which the test force on the test piece 100 is released.

従来より使用されているビッカース硬さ試験機の大半は、負荷に分銅を用いている。その負荷機構は、例えば中心Ｏを軸に回転するカム１６１と、カム１６１の回転により昇降する昇降部材１６２と、圧子１２１の圧子軸１４４に係合部材１４５を介して連結された分銅台１６４および分銅Ｍとから構成される。この負荷機構は、分銅Ｍに働く重力を圧子軸１４４および圧子１２１を介して試験片１００に加える試験力として利用している。すなわち、試験片１００に試験力を加えるときには、図７（ａ）に示すように、昇降部材１６２を下降させる。このときには、昇降部材１６２に形成された孔部１６３と係合部材１４５との係合状態が解除され、重力に従って圧子軸１４４に分銅Ｍの重さが直接的に伝達される。これにより、圧子１２１が試験片１００に押し込まれる。また、試験片１００に試験力を加えていないときには、図７（ｂ）に示すように、昇降部材１６２を上昇させておき、昇降部材１６２の孔部１６３と係合部材１４５との係合により、分銅Ｍの重さを昇降部材１６２により受けるとともに、圧子１２１を試験片１００と接触しない位置で支持するようにしている。   Most of the Vickers hardness testers that have been used conventionally use a weight as a load. The load mechanism includes, for example, a cam 161 that rotates about the center O, a lifting member 162 that moves up and down by the rotation of the cam 161, a weight base 164 that is connected to the indenter shaft 144 of the indenter 121 via an engagement member 145, and It consists of a weight M. This load mechanism uses the gravity acting on the weight M as a test force applied to the test piece 100 via the indenter shaft 144 and the indenter 121. That is, when a test force is applied to the test piece 100, the elevating member 162 is lowered as shown in FIG. At this time, the engagement state between the hole 163 formed in the elevating member 162 and the engaging member 145 is released, and the weight of the weight M is directly transmitted to the indenter shaft 144 according to gravity. Thereby, the indenter 121 is pushed into the test piece 100. When the test force is not applied to the test piece 100, as shown in FIG. 7B, the elevating member 162 is raised and the engagement between the hole 163 of the elevating member 162 and the engaging member 145 is performed. The weight M is received by the elevating member 162 and the indenter 121 is supported at a position where it does not come into contact with the test piece 100.

ビッカース硬さ（ＨＶ）は、試験片に形成された圧痕の計測値から求めることができるため、ビッカース試験において、圧子１２１が試験片に押し込まれた深さを直接的に計測する必要性は乏しい。このため、図７に示すように、ビッカース試験用に構成された従来の硬さ試験機のうち、市中で使用されている大半は、負荷機構により上下動する圧子１２１もしくは圧子軸１４４の変位を計測して、圧子１２１の試験片への押し込み量を求められるような変位検出器は設けられていなかった。   Since the Vickers hardness (HV) can be obtained from the measurement value of the indentation formed on the test piece, there is little need to directly measure the depth at which the indenter 121 is pushed into the test piece in the Vickers test. . For this reason, as shown in FIG. 7, among the conventional hardness testers configured for the Vickers test, most of the machines used in the market are displacements of the indenter 121 or the indenter shaft 144 that move up and down by the load mechanism. A displacement detector that can measure the amount of pressing the indenter 121 into the test piece was not provided.

特開平０９−１５１２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-15128

しかしながら、試験片が透明ガラスや白色樹脂などの場合、対物レンズを介して観察したときに圧痕と試験片の表面との境界がわかりにくく、圧痕のサイズを正確に計測することが困難であるという問題が生じている。このような圧痕のサイズ計測が困難な試料に対して硬さを評価するための試験を行うためには、ユーザは、試験機本体に圧子の押し込み深さを計測する変位検出器が内蔵された硬さ試験機を別途購入しなければならなかった。   However, when the test piece is transparent glass or white resin, the boundary between the indentation and the surface of the test piece is difficult to understand when observed through the objective lens, and it is difficult to accurately measure the size of the indentation. There is a problem. In order to perform a test to evaluate the hardness of such a sample whose indentation size is difficult to measure, the user has a built-in displacement detector that measures the indentation depth of the indenter. A hardness tester had to be purchased separately.

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、簡易な構成でありながら、圧子の試験片への押し込み深さを検出することが可能な圧子ユニットおよび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 provides an indenter unit and a hardness tester that can detect the indentation depth of an indenter into a test piece while having a simple configuration. With the goal.

請求項１に記載の発明は、硬さ試験において試験片に圧痕を形成するための圧子と、硬さ試験機の負荷機構に連結される前記圧子の軸に配設される変位検出手段と、を備え、前記硬さ試験機に対して着脱されることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is an indenter for forming an indentation on a test piece in a hardness test, and a displacement detection means disposed on a shaft of the indenter connected to a load mechanism of a hardness tester, And is attached to and detached from the hardness tester.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記変位検出手段は、前記圧子の軸に固設される鉄心と、前記圧子の軸に対して周設される電磁コイルとからなる差動トランス式変位計である。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the displacement detecting means includes an iron core fixed to the shaft of the indenter, and an electromagnetic coil provided around the shaft of the indenter. This is a differential transformer type displacement meter.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記電磁コイルを保持する保持部材に延設され、前記圧子が前記試験片の表面に押し込まれるときに、前記圧子の先端よりも先に前記試験片の表面に当接する当接部材を備える。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, when the indenter is extended into a holding member that holds the electromagnetic coil and the indenter is pushed into the surface of the test piece, the tip of the indenter A contact member that contacts the surface of the test piece first.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記保持部材に形成された孔部に、前記圧子の軸に固設された係合部材を係合させることにより、前記負荷機構による試験力が前記圧子の軸に伝達されるまで前記保持部材を前記圧子の軸に係止する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the engagement member fixed to the shaft of the indenter is engaged with the hole formed in the holding member, whereby the load is formed. The holding member is locked to the indenter shaft until the test force by the mechanism is transmitted to the indenter shaft.

請求項５に記載の発明は、請求項３または請求項４に記載の発明において、前記当接部材は透明材料により形成される。   According to a fifth aspect of the invention, in the invention of the third or fourth aspect, the contact member is made of a transparent material.

請求項６に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の圧子ユニットが装着された硬さ試験機である。   A sixth aspect of the present invention is a hardness tester equipped with the indenter unit according to the first or second aspect.

請求項７に記載の発明は、請求項３から請求項５のいずれかに記載の圧子ユニットが装着され、前記圧子を前記試験片の表面に押し込んだときの前記圧子の軸の移動量から、前記圧子の先端と前記当接部材の先端との距離の差を除した長さを、押し込み深さとして算出する制御部を備えた硬さ試験機である。   According to a seventh aspect of the present invention, from the amount of movement of the indenter shaft when the indenter unit according to any of the third to fifth aspects is mounted and the indenter is pushed into the surface of the test piece, It is a hardness testing machine provided with the control part which calculates the length which remove | divided the difference of the distance of the front-end | tip of the said indenter, and the front-end | tip of the said contact member as pushing depth.

請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７に記載の発明において、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記試験片の表面に形成された圧痕を観察するための複数の対物レンズとを支持して回転することにより、前記試験片の表面に前記圧子または前記対物レンズのいずれかを対向配置するターレットを備え、前記圧子ユニットは、前記ターレットの前記圧子の支持位置に装着される。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6 or claim 7, wherein an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece and an indentation formed on the surface of the test piece are observed. A turret that supports and rotates a plurality of objective lenses for opposingly placing either the indenter or the objective lens on the surface of the test piece, and the indenter unit includes a turret of the indenter of the turret. Mounted in the support position.

請求項１から請求項５に記載の発明によれば、圧子の軸に変位検出手段を配設した圧子ユニットを構成し、硬さ試験機に対して、圧子の着脱と同時に変位検出手段の着脱を可能としたことから、簡易な構成でありながら、圧子の試験片への押し込み深さの検出手段を、硬さ試験機に追加することが可能となる。   According to the first to fifth aspects of the present invention, an indenter unit is provided in which displacement detecting means is disposed on the indenter shaft, and the displacement detecting means is attached to and detached from the hardness tester simultaneously with the attachment and detachment of the indenter. Therefore, it is possible to add a means for detecting the indentation depth of the indenter into the test piece to the hardness tester with a simple configuration.

請求項２に記載の発明によれば、変位検出手段は差動トランス式変位計であることから、圧子ユニットをターレットなどの圧子支持部材への取り付けが容易なサイズにすることが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, since the displacement detecting means is a differential transformer type displacement meter, the indenter unit can be sized to be easily attached to an indenter support member such as a turret.

請求項３に記載の発明によれば、圧子ユニットは、圧子の先端より先に試験片の表面に当接する当接部材を備えることから、圧子と試験片との不要な接触を防止するとともに、押し込み深さを正確に求めることが可能となる。   According to the invention described in claim 3, since the indenter unit includes a contact member that contacts the surface of the test piece before the tip of the indenter, it prevents unnecessary contact between the indenter and the test piece, It becomes possible to accurately determine the indentation depth.

請求項４に記載の発明によれば、保持部材に形成された孔部に、圧子の軸に固設された係合部材を係合させることにより、負荷機構による試験力が圧子の軸に伝達されるまで保持部材を圧子の軸に係止することから、圧子の軸に試験力が伝達された後の圧子の軸の変位量を正確に検出することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, by engaging the engagement member fixed to the shaft of the indenter with the hole formed in the holding member, the test force by the load mechanism is transmitted to the shaft of the indenter. Since the holding member is locked to the indenter shaft until it is done, the displacement amount of the indenter shaft after the test force is transmitted to the indenter shaft can be accurately detected.

請求項５に記載の発明によれば、当接部材は透明部材から形成されることから、外部より圧子の位置を容易に確認することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, since the contact member is formed of a transparent member, the position of the indenter can be easily confirmed from the outside.

請求項６から請求項８に記載の発明によれば、ユーザは、変位検出器を内蔵した高額な試験機を導入しなくても、圧子ユニットを装着した硬さ試験機により、圧子の試験片への押し込み深さの計測が可能となり、押し込み深さにより硬さの評価を行うことができる。   According to the invention described in claims 6 to 8, the user can use the hardness tester equipped with the indenter unit to test the indenter test piece without introducing an expensive tester with a built-in displacement detector. The indentation depth can be measured, and the hardness can be evaluated by the indentation depth.

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. ターレット２０付近の拡大図である。2 is an enlarged view of the vicinity of a turret 20. ターレット２０に支持された圧子ユニット５０等の配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the indenter unit 50 etc. which were supported by the turret 20. FIG. 圧痕を観察するための光学系を模式的に示す概要図である。It is a schematic diagram which shows typically the optical system for observing an indentation. 圧子ユニット５０と負荷機構を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the indenter unit 50 and a load mechanism. 圧子ユニット５０と負荷機構を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the indenter unit 50 and a load mechanism. 従来のビッカース硬さ試験機の負荷機構の例を説明する概要図である。It is a schematic diagram explaining the example of the load mechanism of the conventional Vickers hardness tester.

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、ターレット２０付近の拡大図である。図３は、ターレット２０に支持された圧子ユニット５０等の配置を示す説明図である。図４は、試験片１００の表面を観察するための光学系を模式的に示す概要図である。   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 an enlarged view of the vicinity of the turret 20. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of the indenter unit 50 and the like supported by the turret 20. FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing an optical system for observing the surface of the test piece 100.

この硬さ試験機は、テーブル１１と、このテーブル１１上に配置され試験片１００を載置する載置台としてのＸＹステージ１２とを備える。ＸＹステージ１２は、試験片１００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）に移動させるためのものである。このＸＹステージ１２には、試験片１００をＸ方向に移動させるためのマイクロメータ１３と、試験片１００をＹ方向に移動させるためのマイクロメータ１４とが付設されている。また、ＸＹステージ１２は、昇降ハンドル１５の作用により、昇降する構成となっている。   This hardness tester includes a table 11 and an XY stage 12 as a mounting table placed on the table 11 and on which a test piece 100 is mounted. The XY stage 12 is for moving the test piece 100 in the X direction (left-right direction in FIG. 1) and the Y direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1). The XY stage 12 is provided with a micrometer 13 for moving the test piece 100 in the X direction and a micrometer 14 for moving the test piece 100 in the Y direction. The XY stage 12 is configured to move up and down by the action of the lifting handle 15.

テーブル１１には、試験条件の設定等に利用される入力部、および、各種試験パラメータ等を表示する表示部を備えたコントロール部１９が配設される。コントロール部１９は、テーブル１１に内設された演算装置および記憶装置を利用して、この硬さ試験機の動作を制御するとともに、後述する変位検出器５４の出力から圧子２１の試験片１００への押し込み量を計算する制御部として機能する。   The table 11 is provided with an input unit used for setting test conditions and the like, and a control unit 19 having a display unit for displaying various test parameters and the like. The control unit 19 controls the operation of the hardness tester by using an arithmetic device and a storage device provided in the table 11, and outputs from the displacement detector 54 described later to the test piece 100 of the indenter 21. It functions as a control unit that calculates the amount of pushing.

また、この硬さ試験機は、試験片１００を観察するための接眼レンズ１６と、試験片１００を撮影するためのモニタ用カメラ１７と、試験片１００の拡大像を表示するための表示部１８と、後述する圧子２１と変位検出器５４を備える圧子ユニット５０および対物レンズ２２等を支持して回転する回転部材としてのターレット２０とを備える。このターレット２０は、ベアリング２９を介して軸２８に接続されており、つまみ２６を操作することにより、鉛直方向を向く軸２８を中心に回転する。   Further, the hardness tester includes an eyepiece 16 for observing the test piece 100, a monitor camera 17 for photographing the test piece 100, and a display unit 18 for displaying an enlarged image of the test piece 100. And an indenter unit 50 including an indenter 21 and a displacement detector 54 described later, and a turret 20 as a rotating member that supports and rotates the objective lens 22 and the like. The turret 20 is connected to a shaft 28 through a bearing 29, and is rotated around a shaft 28 that faces in the vertical direction by operating the knob 26.

ターレット２０には、ＸＹステージ１２上に載置された試験片１００に圧痕を形成するための圧子２１を備える圧子ユニット５０と、５０倍の対物レンズ２２と、１０倍の対物レンズ２３と、試験片１００を原寸または拡大して観察するための対物レンズ２４とが配設されている。これらの圧子ユニット５０、対物レンズ２２、対物レンズ２３および対物レンズ２４はターレット２０の回転に伴って、ＸＹステージ１２上に載置された試験片１００と対向する位置に移動する。なお、圧子ユニット５０、対物レンズ２２、対物レンズ２３および対物レンズ２４は、ターレット２０に対して適宜着脱され、例えば、試験片１００を原寸または拡大して観察するための対物レンズ２４に換えて、試験片１００に対して圧子２１による圧痕と異なる形状の圧痕を形成するための他の圧子、もしくは、他の圧子を備えた圧子ユニットを配置してもよい。圧子ユニット５０に配設される圧子２１は、四角錐のビッカース圧子に限らず、ヌープ圧子、ロックウェル圧子等であってもよい。   The turret 20 includes an indenter unit 50 including an indenter 21 for forming an indentation on the test piece 100 placed on the XY stage 12, a 50x objective lens 22, a 10x objective lens 23, and a test. An objective lens 24 for observing the piece 100 in its original size or enlarged is provided. The indenter unit 50, the objective lens 22, the objective lens 23, and the objective lens 24 move to a position facing the test piece 100 placed on the XY stage 12 as the turret 20 rotates. The indenter unit 50, the objective lens 22, the objective lens 23, and the objective lens 24 are appropriately attached to and detached from the turret 20. For example, instead of the objective lens 24 for observing the test piece 100 in its original size or enlarged, You may arrange | position the indenter unit provided with the other indenter for forming the indentation of a shape different from the indentation by the indenter 21 with respect to the test piece 100, or another indenter. The indenter 21 disposed in the indenter unit 50 is not limited to a square pyramid Vickers indenter, and may be a Knoop indenter, a Rockwell indenter, or the like.

図４に示すように、試験片１００の表面を観察するための光学系は、光源３１と、光源３１からの光を水平方向に導く光筒３２と、試験片１００を上から照明するために、光筒３２により導かれた光を筒状部材３４の中空部に導光するとともに、試験片１００の表面からの反射光をモニタ用カメラ１７側に透過させるハーフミラー３３と、ハーフミラー３３を透過した試験片１００の表面からの反射光を接眼レンズ１６およびモニタ用カメラ１７に分割するプリズム３５とを備える。   As shown in FIG. 4, the optical system for observing the surface of the test piece 100 is for illuminating the light source 31, the light tube 32 for guiding the light from the light source 31 in the horizontal direction, and the test piece 100 from above. A half mirror 33 that guides the light guided by the light tube 32 to the hollow portion of the cylindrical member 34 and transmits reflected light from the surface of the test piece 100 to the monitor camera 17 side, and a half mirror 33. A prism 35 that divides the reflected light from the surface of the transmitted specimen 100 into the eyepiece 16 and the monitor camera 17 is provided.

次に、この発明に係る圧子ユニット５０の構成について説明する。図５および図６は、圧子ユニット５０と負荷機構を示す概要図である。なお、図５は、圧子ユニット５０がＸＹステージ１２上に載置された試験片１００と対向配置され、試験片１００に試験力が加えられる前の状態を示し、図６は、ＸＹステージ１２上に載置された試験片１００の表面に圧子２１が押し込まれている状態を示している。   Next, the configuration of the indenter unit 50 according to the present invention will be described. 5 and 6 are schematic diagrams showing the indenter unit 50 and the load mechanism. 5 shows a state before the indenter unit 50 is placed opposite to the test piece 100 placed on the XY stage 12 and a test force is applied to the test piece 100, and FIG. The state in which the indenter 21 is pushed into the surface of the test piece 100 placed on is shown.

圧子ユニット５０は、圧子２１と変位検出器５４と当接部材５５を備える。この変位検出器５４は、圧子軸４４に固設された鉄心５１と、保持部材５３に保持された状態で圧子軸４４の周りに周設された電磁コイル５２とからなり、鉄心５１の変位により生じる２個の電磁コイル５２の電圧差を利用して圧子軸４４の変位を検出する差動トランス式変位計である。   The indenter unit 50 includes an indenter 21, a displacement detector 54, and a contact member 55. The displacement detector 54 includes an iron core 51 fixed to the indenter shaft 44 and an electromagnetic coil 52 provided around the indenter shaft 44 while being held by the holding member 53. This is a differential transformer displacement meter that detects the displacement of the indenter shaft 44 by utilizing the voltage difference between the two electromagnetic coils 52 generated.

保持部材５３は、有底筒状形状を有し、圧子軸４４が貫通する孔部５７が形成されている。当接部材５５は、保持部材５８の下面より延設され、周壁により圧子２１を取り囲むように配置された筒状部材である。また、圧子軸４４には、圧子軸４４の鉄心５１の配設位置の上側と下側に、係合部材４５と係合部材５６が配設されている。係合部材４５は、後述する昇降部材６２に形成された孔部６３と係合し、係合部材５６は、保持部材５３の孔部５７と係合する。なお、係合部材４５と孔部６３、また、係合部材５６と孔部５７とは、相互に嵌め合い可能な形状を有する。   The holding member 53 has a bottomed cylindrical shape and is formed with a hole 57 through which the indenter shaft 44 passes. The contact member 55 is a cylindrical member that extends from the lower surface of the holding member 58 and is disposed so as to surround the indenter 21 with a peripheral wall. Further, on the indenter shaft 44, an engagement member 45 and an engagement member 56 are disposed on the upper side and the lower side of the position where the iron core 51 of the indenter shaft 44 is disposed. The engaging member 45 engages with a hole 63 formed in the elevating member 62 described later, and the engaging member 56 engages with a hole 57 of the holding member 53. The engaging member 45 and the hole 63, and the engaging member 56 and the hole 57 have shapes that can be fitted to each other.

この硬さ試験機の負荷機構は、中心Ｏを軸として回転するカム６１と、図示しないガイド部材により案内され、カム６１の回転により昇降する昇降部材６２と、圧子軸４４に係合部材４５を介して連結された分銅台６４および分銅Ｍとから構成される。この負荷機構は、分銅Ｍに働く重力を圧子軸４４および圧子２１を介して試験片１００に加える試験力として利用している。なお、負荷機構に採用する負荷の方式は分銅Ｍによるものに限定されるものではなく、電磁力を使用するもの、あるいは、分銅と電磁力を組み合わせたものでもよい。   The load mechanism of the hardness tester includes a cam 61 that rotates about a center O, a lifting member 62 that is guided by a guide member (not shown) and that moves up and down by the rotation of the cam 61, and an engagement member 45 that is attached to the indenter shaft 44. The weight base 64 and the weight M are connected to each other. This load mechanism utilizes the gravity acting on the weight M as a test force that is applied to the test piece 100 via the indenter shaft 44 and the indenter 21. Note that the load system employed in the load mechanism is not limited to that using the weight M, but may use an electromagnetic force or a combination of a weight and an electromagnetic force.

昇降部材６２には、圧子軸４４に固定された係合部材４５を係合させる孔部６３が形成されている。係合部材４５と孔部６３とは、相互に嵌め合い可能な形状を有する。このため、図５に示すように、昇降部材６２が上昇し、係合部材４５が孔部６３に係わり合った状態では、圧子２１は試験片１００の表面と接触しない高さ位置で、昇降部材６２に支持される。   The elevating member 62 is formed with a hole 63 for engaging the engaging member 45 fixed to the indenter shaft 44. The engaging member 45 and the hole 63 have shapes that can be fitted to each other. Therefore, as shown in FIG. 5, when the elevating member 62 is raised and the engaging member 45 is engaged with the hole 63, the indenter 21 is at a height position that does not contact the surface of the test piece 100. 62 is supported.

圧子軸４４の係合部材４５が孔部６３に係止され、圧子２１が昇降部材６２に支持されている状態においては、保持部材５３の孔部５７が係合部材５６により係止される。これにより、保持部材５３および当接部材５５が、当接部材５５の先端が試験片１００の表面と接触しない高さ位置に、圧子軸４４を介して昇降部材６２により支持される。   In a state where the engaging member 45 of the indenter shaft 44 is locked in the hole 63 and the indenter 21 is supported by the elevating member 62, the hole 57 of the holding member 53 is locked by the engaging member 56. Accordingly, the holding member 53 and the contact member 55 are supported by the elevating member 62 via the indenter shaft 44 at a height position where the tip of the contact member 55 does not contact the surface of the test piece 100.

当接部材５５の保持部材５３の下面からの延設方向の長さは、図５の下段に拡大して示すように、係合部材５６が保持部材５３の孔部５７に係わり合った状態で、当接部材５５の先端の方が圧子２１の先端よりも距離ｓだけ試験片１００に近くなる長さとしている。これは、圧子２１の先端位置と当接部材５５の先端位置（端面位置）を正確に合わせることは技術的に難しく、圧子２１の先端が当接部材５５の端面位置より僅かでも突出していると、正確な押し込み深さを測定できなくなることを防止するためである。   The length of the contact member 55 in the extending direction from the lower surface of the holding member 53 is shown in an enlarged manner in the lower part of FIG. 5 in a state where the engaging member 56 is engaged with the hole 57 of the holding member 53. The tip of the contact member 55 has a length closer to the test piece 100 by the distance s than the tip of the indenter 21. This is because it is technically difficult to accurately match the tip position of the indenter 21 with the tip position (end surface position) of the contact member 55, and the tip of the indenter 21 protrudes slightly from the end surface position of the contact member 55. This is to prevent the accurate indentation depth from being measured.

また、圧子２１はダイヤモンド等の極めて硬い材質で構成されており、試験片１００に僅かに接触しただけでも、試験片１００の表面にくぼみ様の傷をつけてしまう。このため、当接部材５５は、試験開始前の圧子２１と試験片１００との接触を防止する接触防止部材としても機能する。なお、当接部材５５は、圧子２１の位置を外部から確認することを容易にする観点から、ガラスや透明プラスチック等の透明材料により構成することが好ましい。   Further, the indenter 21 is made of an extremely hard material such as diamond, and even when slightly in contact with the test piece 100, the surface of the test piece 100 is indented. For this reason, the contact member 55 also functions as a contact prevention member that prevents contact between the indenter 21 and the test piece 100 before the start of the test. In addition, it is preferable to comprise the contact member 55 from transparent materials, such as glass and a transparent plastic, from a viewpoint of making it easy to confirm the position of the indenter 21 from the outside.

図６に示すように、昇降部材６２が下降し、孔部６３と係合部材４５との係合が解除されると、試験力の大きさに応じて選択された分銅台６４上の所定の重量の分銅Ｍの重さが、重力の作用により圧子軸４４を介して圧子２１への試験力として伝達される。そして、試験力を受けた圧子２１は、試験片１００に押し込まれる。   As shown in FIG. 6, when the elevating member 62 is lowered and the engagement between the hole 63 and the engaging member 45 is released, a predetermined value on the weight base 64 selected according to the magnitude of the test force is obtained. The weight of the weight weight M is transmitted as a test force to the indenter 21 through the indenter shaft 44 by the action of gravity. Then, the indenter 21 receiving the test force is pushed into the test piece 100.

次に、このような構成の圧子ユニット５０を備えた硬さ試験機により試験を行ったときの、試験片１００への圧子２１の押し込み深さｄの計算について説明する。   Next, calculation of the indentation depth d of the indenter 21 into the test piece 100 when the test is performed by the hardness tester including the indenter unit 50 having such a configuration will be described.

図６の下段に拡大して示すように、圧子２１が試験片１００の表面からｄ（μｍ）だけ深く押し込まれた場合、求めるべき押し込み深さはｄ（μｍ）である。しかし、上述したように、この圧子ユニット５０の当接部材５５の負荷方向の長さは、係合部材５６が保持部材５３の孔部５７に係わり合った状態で、圧子２１の先端よりも距離ｓだけ長くなっている。そして、昇降部材６２を下降させたときには、当接部材５５の方が圧子２１の先端よりも先に試験片１００の表面に当接する。したがって、このとき変位検出器５４が検出した圧子軸４４の変位量Ｄは、ｓ＋ｄ（μｍ）となる。   As shown in the lower part of FIG. 6, when the indenter 21 is pushed deeply by d (μm) from the surface of the test piece 100, the pushing depth to be obtained is d (μm). However, as described above, the length in the load direction of the contact member 55 of the indenter unit 50 is greater than the distance from the tip of the indenter 21 when the engagement member 56 is engaged with the hole 57 of the holding member 53. It is longer by s. When the elevating member 62 is lowered, the contact member 55 contacts the surface of the test piece 100 before the tip of the indenter 21. Accordingly, the displacement D of the indenter shaft 44 detected by the displacement detector 54 at this time is s + d (μm).

このため、当接部材５５の先端と圧子２１の先端との間の距離ｓは、予め圧子ユニット５０を他の校正用の試験機に取り付けて計測しておく。そして、ユーザに対しては、この距離ｓの情報を付した状態で圧子ユニット５０を配布するようにしている。すなわち、距離ｓの情報を、コントロール部１９の入力部を介して、この圧子ユニット５０を装着した硬さ試験機の記憶装置に記憶させておくことにより、押し込み深さｄ（＝Ｄ‐ｓ）を求めることができるようにすることができる。   For this reason, the distance s between the tip of the contact member 55 and the tip of the indenter 21 is measured in advance by attaching the indenter unit 50 to another calibration testing machine. The indenter unit 50 is distributed to the user with the information on the distance s. That is, the information on the distance s is stored in the storage device of the hardness tester equipped with the indenter unit 50 via the input unit of the control unit 19, so that the indentation depth d (= D−s) Can be obtained.

なお、圧子ユニット５０は、図５および図６に示すように、圧子軸４４をターレット２０の所定の位置に差し込み、係合部材４５、分銅台６４もしくは図示を省略したターレット２０の接続部材に圧子軸４４を連結することにより、ターレット２０に装着されるため、変位検出器５４の部材である支持部材５３をターレット２０に直接的に連結する必要はない。このような圧子ユニット５０により、変位検出器５４の硬さ試験機への取り付けを、圧子２１のターレット２０への取り付けとともに行うことができる。   5 and 6, the indenter unit 50 has an indenter shaft 44 inserted into a predetermined position of the turret 20, and the indenter 45, the weight base 64, or a connecting member of the turret 20 not shown. Since the shaft 44 is connected to the turret 20, it is not necessary to directly connect the support member 53 that is a member of the displacement detector 54 to the turret 20. With such an indenter unit 50, the displacement detector 54 can be attached to the hardness tester together with the indenter 21 to the turret 20.

また、圧子軸４４に対して変位検出器５４を配設した圧子ユニット５０を、変位検出器を内蔵していない硬さ試験機に装着することで、圧痕のサイズ計測が困難な試験片１００に対しても、圧子２１の押し込み深さによる硬さの評価が可能となる。   Further, by attaching the indenter unit 50 having the displacement detector 54 to the indenter shaft 44 to a hardness tester that does not incorporate a displacement detector, the indentation size measurement is difficult for the test piece 100. Even on the other hand, it is possible to evaluate the hardness by the indentation depth of the indenter 21.

１１ テーブル
１２ ＸＹステージ
１３ マイクロメータ
１４ マイクロメータ
１５ 昇降ハンドル
１６ 接眼レンズ
１７ モニタ用カメラ
１８ 表示部
１９ コントロール部
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
２６ つまみ
２８ 軸
２９ ベアリング
３１ 光源
３２ 光筒
３３ ハーフミラー
３４ 筒状部材
３５ プリズム
４４ 圧子軸
４５ 係合部材
５０ 圧子ユニット
５１ 鉄心
５２ 電磁コイル
５３ 保持部材
５４ 変位検出器
５５ 当接部材
５６ 係合部材
５７ 孔部
６１ カム
６２ 昇降部材
６３ 孔部
６４ 分銅台
１００ 試験片
Ｍ 分銅 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Table 12 XY stage 13 Micrometer 14 Micrometer 15 Lifting handle 16 Eyepiece lens 17 Monitor camera 18 Display part 19 Control part 20 Turret 21 Indenter 22 Objective lens 23 Objective lens 24 Objective lens 26 Knob 28 Axis 29 Bearing 31 Light source 32 Light Tube 33 Half mirror 34 Tubular member 35 Prism 44 Indenter shaft 45 Engagement member 50 Indenter unit 51 Iron core 52 Electromagnetic coil 53 Holding member 54 Displacement detector 55 Contact member 56 Engagement member 57 Hole 61 Cam 62 Lifting member 63 Hole Part 64 Weight stand 100 Test piece M Weight

Claims (8)

硬さ試験において試験片に圧痕を形成するための圧子と、
硬さ試験機の負荷機構に連結される前記圧子の軸に配設される変位検出手段と、
を備え、
前記硬さ試験機に対して着脱されることを特徴とする圧子ユニット。 An indenter for forming an indentation on a test piece in a hardness test,
Displacement detecting means disposed on the shaft of the indenter connected to the load mechanism of the hardness tester;
With
An indenter unit that is attached to and detached from the hardness tester. 請求項１に記載の圧子ユニットにおいて、
前記変位検出手段は、前記圧子の軸に固設される鉄心と、前記圧子の軸に対して周設される電磁コイルとからなる差動トランス式変位計である圧子ユニット。 The indenter unit according to claim 1,
The displacement detecting means is an indenter unit that is a differential transformer type displacement meter including an iron core fixed to the indenter shaft and an electromagnetic coil circumferentially provided with respect to the indenter shaft. 請求項２に記載の圧子ユニットにおいて、
前記電磁コイルを保持する保持部材に延設され、前記圧子が前記試験片の表面に押し込まれるときに、前記圧子の先端よりも先に前記試験片の表面に当接する当接部材を備える圧子ユニット。 The indenter unit according to claim 2,
An indenter unit that includes a contact member that extends to a holding member that holds the electromagnetic coil and contacts the surface of the test piece before the tip of the indenter when the indenter is pushed into the surface of the test piece . 請求項３に記載の圧子ユニットにおいて、
前記保持部材に形成された孔部に、前記圧子の軸に固設された係合部材を係合させることにより、前記負荷機構による試験力が前記圧子の軸に伝達されるまで前記保持部材を前記圧子の軸に係止する圧子ユニット。 The indenter unit according to claim 3,
By engaging the engaging member fixed to the shaft of the indenter with the hole formed in the holding member, the holding member is moved until the test force by the load mechanism is transmitted to the shaft of the indenter. An indenter unit that engages with the indenter shaft. 請求項３または請求項４に記載の圧子ユニットにおいて、
前記当接部材は透明材料により形成される圧子ユニット。 In the indenter unit according to claim 3 or claim 4,
The abutting member is an indenter unit formed of a transparent material. 請求項１または請求項２に記載の圧子ユニットが装着された硬さ試験機。   A hardness tester equipped with the indenter unit according to claim 1. 請求項３から請求項５のいずれかに記載の圧子ユニットが装着され、
前記圧子を前記試験片の表面に押し込んだときの前記圧子の軸の移動量から、前記圧子の先端と前記当接部材の先端との距離の差を除した長さを、押し込み深さとして算出する制御部を備えた硬さ試験機。 The indenter unit according to any one of claims 3 to 5 is mounted,
The length obtained by dividing the distance between the tip of the indenter and the tip of the abutting member from the amount of movement of the indenter shaft when the indenter is pushed into the surface of the test piece is calculated as the indentation depth. Hardness tester equipped with a control unit. 請求項６または請求項７に記載の硬さ試験機において、
前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記試験片の表面に形成された圧痕を観察するための複数の対物レンズとを支持して回転することにより、前記試験片の表面に前記圧子または前記対物レンズのいずれかを対向配置するターレットを備え、
前記圧子ユニットは、前記ターレットの前記圧子の支持位置に装着される硬さ試験機。 In the hardness tester according to claim 6 or 7,
By supporting and rotating an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece and a plurality of objective lenses for observing the indentation formed on the surface of the test piece, the surface of the test piece Comprising a turret that opposes either the indenter or the objective lens;
The indenter unit is a hardness tester that is attached to a support position of the indenter of the turret.
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