JP2017227475A

JP2017227475A - Hardness testing machine

Info

Publication number: JP2017227475A
Application number: JP2016122219A
Authority: JP
Inventors: 直樹和泉; Naoki Izumi
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2036-06-21
Also published as: JP6679427B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness testing machine which improves operability of an operator while sufficiently securing measurement precision.SOLUTION: A hardness testing machine includes: a test force load part (a test force generating spring 4) which thrusts an indenter 61 into a sample S; a coupling mechanism 5 which couples the test force load part with an indenter shaft 6, and in which the indenter shaft 6 is configured to move upward relatively to the test force load part in response to acting force applied by the sample S to the indenter 61; a displacement amount detector (an indenter shaft displacement detector 63) which detects a displacement amount of the indenter shaft 6; a reference part 7 which has a reference plane in detecting the displacement amount of the indenter shaft 6, and in which the reference plane is arranged above a tip of the indenter 61; a hardness calculator which calculates hardness of the sample S, on the basis of the displacement amount of the indenter shaft 6 detected when the indenter 61 is thrust into the sample S; a sample stage 81 which is movable in a horizontal direction; and a coordinate acquisition part which acquires coordinates of a sample S surface, on the basis of the detected displacement amount of the indenter shaft 6, accompanying movement of the sample stage 81 in the horizontal direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、硬さ試験機に関する。 The present invention relates to a hardness tester.

従来、圧子を用いて試料（ワーク）の表面に所定の試験力を負荷し、くぼみを形成させることによって試料の硬さを測定する硬さ試験機が知られている。例えば、ロックウェル硬さ試験機は、試料の表面にダイヤモンド円錐圧子又は球圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測することにより、試料の硬さを測定している（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample (workpiece) using an indenter and forming a recess is known. For example, the Rockwell hardness tester applies a predetermined test force to the surface of the sample with a diamond cone indenter or a ball indenter to form a recess, and measures the indentation depth of the indenter when the recess is formed, The hardness of the sample is measured (for example, refer to Patent Document 1).

図７に、上記のロックウェル硬さ試験機２００の一例を示す。ロックウェル硬さ試験機２００は、試験力発生ばね４の変位量を計測して試験力を調整しつつ、基準部７からの圧子６１の侵入量（押込み深さ）を計測し、その押込み深さから硬さを測定する。 FIG. 7 shows an example of the Rockwell hardness tester 200 described above. The Rockwell hardness tester 200 measures the indentation depth (indentation depth) of the indenter 61 from the reference portion 7 while measuring the displacement of the test force generating spring 4 and adjusting the test force, and the indentation depth. The hardness is measured from the height.

特開２０１４−１５７０５０号公報JP 2014-157050 A

しかしながら、上記図７に示すロックウェル硬さ試験機２００の構成では、圧子軸６と試験力発生ばね４との連結部２０５が固定されているため、圧子軸６の先端部に備えられた圧子６１が試料Ｓの表面に接触した時点から試験力が発生する。即ち、ロックウェル硬さ試験機２００の構成では、図８に示すように、圧子６１が試料Ｓの表面に接触した時点から試験力が負荷されて試料Ｓに押し込まれるため、試料Ｓ表面の変位を計測することができないという課題がある。
また、ロックウェル硬さ試験機２００の構成では、試料Ｓ表面の変位を計測することができないため、試料Ｓ表面の座標を取得することができない。従って、ロックウェル硬さ試験機２００の構成では、試験位置への同定をカメラなどの撮像手段を用いて又は作業者の目視により行う必要があるため、作業者にとって手間が掛かるうえ、測定精度を十分に確保することができないという課題がある。 However, in the configuration of the Rockwell hardness tester 200 shown in FIG. 7, the connecting portion 205 between the indenter shaft 6 and the test force generating spring 4 is fixed, so that the indenter provided at the tip of the indenter shaft 6 is fixed. A test force is generated from the time when 61 contacts the surface of the sample S. That is, in the configuration of the Rockwell hardness tester 200, since the test force is loaded and pushed into the sample S from the time when the indenter 61 contacts the surface of the sample S as shown in FIG. There is a problem that cannot be measured.
Further, in the configuration of the Rockwell hardness tester 200, the displacement of the surface of the sample S cannot be measured, so that the coordinates of the surface of the sample S cannot be acquired. Therefore, in the configuration of the Rockwell hardness tester 200, it is necessary to identify the test position by using an imaging means such as a camera or by the operator's visual observation. There is a problem that it cannot be secured sufficiently.

本発明は、測定精度を十分に確保しつつ、作業者の操作性を向上させることが可能な硬さ試験機を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the hardness tester which can improve an operator's operativity, ensuring sufficient measurement precision.

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測することにより、試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記圧子に試験力を負荷し、前記圧子を試料の表面に押し込む試験力負荷部と、
先端部に前記圧子を備える圧子軸と、
前記試験力負荷部と前記圧子軸とを連結し、前記試料の表面からの前記圧子に対する作用力に応じて、前記圧子軸が前記試験力負荷部に対して相対的に上方に移動するように構成された連結機構と、
前記圧子軸の変位量を検出する変位量検出部と、
前記変位量検出部が前記圧子軸の変位量を検出する際の基準面を有し、前記圧子が前記試料の表面に接触していない状態において前記基準面が前記圧子の先端よりも上方となるように配置された基準部と、
前記試験力負荷部により前記圧子が前記試料に押し込まれる際に前記変位量検出部により検出された前記圧子軸の変位量に基づいて前記試料の硬さを算出する硬さ算出部と、
前記試料を載置可能に構成され、水平方向に移動可能な試料ステージと、
前記試料ステージの水平方向の移動に伴い、前記変位量検出部により検出された前記圧子軸の変位量に基づいて、前記試料の表面の座標を取得する座標取得部と、
を備えることを特徴とする。 The invention described in claim 1 has been made to achieve the above object,
In a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a recess and measuring the indentation depth of the indenter at the time of forming the recess,
A test force loading unit that applies a test force to the indenter and pushes the indenter into the surface of the sample;
An indenter shaft comprising the indenter at the tip,
The test force load portion and the indenter shaft are connected so that the indenter shaft moves relatively upward with respect to the test force load portion in accordance with the acting force on the indenter from the surface of the sample. A configured coupling mechanism;
A displacement amount detector for detecting a displacement amount of the indenter shaft;
The displacement amount detection unit has a reference surface for detecting the displacement amount of the indenter shaft, and the reference surface is above the tip of the indenter in a state where the indenter is not in contact with the surface of the sample. A reference portion arranged as follows,
A hardness calculation unit that calculates the hardness of the sample based on the displacement amount of the indenter shaft detected by the displacement amount detection unit when the indenter is pushed into the sample by the test force load unit;
A sample stage configured to be capable of placing the sample and movable in a horizontal direction;
A coordinate acquisition unit that acquires the coordinates of the surface of the sample based on the displacement amount of the indenter shaft detected by the displacement amount detection unit along with the horizontal movement of the sample stage;
It is characterized by providing.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記連結機構は、
前記圧子軸の上面に設けられ、前記圧子軸よりも径が小さく形成された連結軸と、
前記試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて前記連結軸を挿通可能な挿通穴が形成された圧子軸支持部材と、
前記挿通穴の上端部に設けられ、前記連結軸の前記圧子軸支持部材に対する上方への相対的な移動を規制するストッパと、
前記挿通穴の上端部及び前記連結軸の上面に固定され、前記連結軸を下方に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the hardness tester according to claim 1,
The coupling mechanism is
A connecting shaft provided on the upper surface of the indenter shaft and having a diameter smaller than the indenter shaft;
An indenter shaft support member provided on the lower surface side of the test force load portion, and formed with an insertion hole through which the connection shaft can be inserted from the lower surface toward the upper end portion;
A stopper that is provided at an upper end portion of the insertion hole and restricts the relative movement of the connecting shaft relative to the indenter shaft support member;
An urging member fixed to the upper end of the insertion hole and the upper surface of the connecting shaft, and biasing the connecting shaft downward;
It is characterized by providing.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記連結機構は、
前記圧子軸の上面に設けられ、前記圧子軸よりも径が小さく形成された連結軸と、
前記試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて前記連結軸を挿通可能な挿通穴が形成された圧子軸支持部材と、
前記挿通穴の上端部に設けられ、前記連結軸の前記圧子軸支持部材に対する上方への相対的な移動を規制するストッパと、
前記連結軸の上端側に備えられたスライド部材の上下動をガイドするレール部材と、
を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the hardness tester according to claim 1,
The coupling mechanism is
A connecting shaft provided on the upper surface of the indenter shaft and having a diameter smaller than the indenter shaft;
An indenter shaft support member provided on the lower surface side of the test force load portion, and formed with an insertion hole through which the connection shaft can be inserted from the lower surface toward the upper end portion;
A stopper that is provided at an upper end portion of the insertion hole and restricts the relative movement of the connecting shaft relative to the indenter shaft support member;
A rail member for guiding the vertical movement of the slide member provided on the upper end side of the connecting shaft;
It is characterized by providing.

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記座標取得部により取得された座標に基づいて、前記試料の表面の平面度を算出する平面度算出部を備えることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is the hardness tester according to any one of claims 1 to 3,
A flatness calculating unit that calculates the flatness of the surface of the sample based on the coordinates acquired by the coordinate acquiring unit is provided.

本発明によれば、測定精度を十分に確保しつつ、作業者の操作性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the operator's operability while ensuring sufficient measurement accuracy.

本実施形態に係る硬さ試験機の全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the hardness tester which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the hardness tester which concerns on this embodiment. 連結機構近傍の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a connection mechanism vicinity. 試料台の試料ステージ上に球形状の試料を載置した様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mode that the spherical sample was mounted on the sample stage of a sample stand. 図４の状態から試料ステージをＹ方向に移動させるとともに、荷重アームを下方に移動させた様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mode that the sample stage was moved to the Y direction from the state of FIG. 4, and the load arm was moved below. 変形例に係る連結機構近傍の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the connection mechanism vicinity which concerns on a modification. 従来技術に係る硬さ試験機の全体構成を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of the hardness tester based on a prior art. 図７の状態から荷重アームを下方に移動させた様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a mode that the load arm was moved below from the state of FIG.

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図１におけるＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the X direction in FIG. 1 is the left-right direction, the Y direction is the front-rear direction, and the Z direction is the up-down direction. The XY plane is a horizontal plane.

［１．構成の説明］
本実施形態に係る硬さ試験機１は、図１及び図２に示すように、荷重アーム２と、荷重アーム２に作用力を付与して荷重アーム２を作動（上下動）させるアーム作動部３と、荷重アーム２の下面側に備えられた試験力発生ばね４と、連結機構５を介して試験力発生ばね４と連結され、先端部に圧子６１を備える圧子軸６と、圧子軸６の変位量（圧子６１の侵入量）を検出する際の基準面を有する基準部７と、圧子軸６（圧子６１）と対向配置され、試料Ｓが載置される試料台８と、制御部１００と、操作部１１０と、表示部１２０と、を備えて構成されている。なお、硬さ試験機１では、図２に示す制御部１００により、各部の動作制御が行われる。 [1. Description of configuration]
As shown in FIGS. 1 and 2, the hardness testing machine 1 according to the present embodiment includes a load arm 2 and an arm operating unit that applies an acting force to the load arm 2 to operate (up and down) the load arm 2. 3, a test force generating spring 4 provided on the lower surface side of the load arm 2, a test force generating spring 4 connected to the test force generating spring 4 via a connecting mechanism 5, and an indenter shaft 6 having an indenter 61 at the tip, and an indenter shaft 6 The reference part 7 having a reference surface for detecting the displacement amount (intrusion amount of the indenter 61), the sample stage 8 placed opposite to the indenter shaft 6 (indenter 61) and on which the sample S is placed, and the control part 100, an operation unit 110, and a display unit 120. In the hardness tester 1, operation control of each unit is performed by the control unit 100 shown in FIG.

荷重アーム２は、基部２１と、基部２１の側面から突出するアーム部２２と、基部２１の下面側で基部２１よりも幅広に形成された底部２３と、底部２３の下面側一端部に備えられ、荷重アーム２と基準部７とを連結する略Ｌ字型のリンク部材２４と、を備えて構成されている。 The load arm 2 is provided at a base portion 21, an arm portion 22 protruding from the side surface of the base portion 21, a bottom portion 23 formed wider than the base portion 21 on the lower surface side of the base portion 21, and one end portion on the lower surface side of the bottom portion 23. And a substantially L-shaped link member 24 for connecting the load arm 2 and the reference portion 7 to each other.

アーム部２２は、固定治具３４によりアーム作動部３のコラム軸３３に上下動可能に固定されている。アーム部２２（荷重アーム２）は、コラム軸３３の回転駆動により、固定治具３４と連動して上下に移動する。即ち、荷重アーム２（アーム部２２）は、アーム作動部３の動作に伴い、上下動を行う。 The arm portion 22 is fixed to the column shaft 33 of the arm operating portion 3 by a fixing jig 34 so as to be movable up and down. The arm portion 22 (load arm 2) moves up and down in conjunction with the fixing jig 34 by the rotational drive of the column shaft 33. That is, the load arm 2 (arm portion 22) moves up and down in accordance with the operation of the arm operating portion 3.

また、アーム部２２の先端部には、アーム部２２（荷重アーム２）が作動（上下動）した際の変位量を検出するアーム変位検出部２２１が備えられている。
アーム変位検出部２２１は、例えば、アーム部２２の先端部と対向する位置に備えられたスケール２２２の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。アーム変位検出部２２１は、圧子６１を試料Ｓに押し込む際のアーム部２２の変位量を検出し、検出した変位量に基づくアーム部変位信号を制御部１００に出力する。 In addition, an arm displacement detection unit 221 that detects a displacement amount when the arm unit 22 (load arm 2) is actuated (moved up and down) is provided at the distal end of the arm unit 22.
The arm displacement detection unit 221 is, for example, a linear encoder that optically reads the scale of the scale 222 provided at a position facing the tip of the arm unit 22. The arm displacement detection unit 221 detects the displacement amount of the arm unit 22 when the indenter 61 is pushed into the sample S, and outputs an arm unit displacement signal based on the detected displacement amount to the control unit 100.

アーム作動部３は、モータ３１と、コラム軸３３と、モータ３１のモータ軸（図示省略）とコラム軸３３とに掛け渡されるタイミングベルト３２と、を備えて構成されている。なお、アーム作動部３は、コラム軸３３が固定治具３４によりアーム部２２に固定されることにより荷重アーム２に接続されている。 The arm operating unit 3 includes a motor 31, a column shaft 33, a motor shaft (not shown) of the motor 31, and a timing belt 32 that spans the column shaft 33. The arm operating part 3 is connected to the load arm 2 by fixing the column shaft 33 to the arm part 22 by a fixing jig 34.

モータ３１は、制御部１００から入力された駆動制御信号に基づいて駆動する。モータ３１のモータ軸は、モータ３１の駆動により回転する。モータ軸の駆動力は、タイミングベルト３２を介してコラム軸３３に伝達され、コラム軸３３を回転させる。固定治具３４は、コラム軸３３の回転駆動により上下に移動する。
このように、アーム作動部３は、モータ３１の駆動に基づいて固定治具３４を上下動させ、固定治具３４と接続している荷重アーム２のアーム部２２にその駆動（駆動力）を伝達させて、荷重アーム２を上下動させる。 The motor 31 is driven based on a drive control signal input from the control unit 100. The motor shaft of the motor 31 is rotated by driving the motor 31. The driving force of the motor shaft is transmitted to the column shaft 33 via the timing belt 32 and rotates the column shaft 33. The fixing jig 34 moves up and down by the rotational drive of the column shaft 33.
As described above, the arm operating unit 3 moves the fixing jig 34 up and down based on the driving of the motor 31 and applies the driving (driving force) to the arm part 22 of the load arm 2 connected to the fixing jig 34. The load arm 2 is moved up and down by transmitting.

また、荷重アーム２の底部２３の下面側中央部には、試験力を発生させる試験力発生ばね４が備えられている。試験力発生ばね４の側面には、所定の間隔の目盛が刻まれたスケール４１が備えられている。また、試験力発生ばね４の下面側には、試験力発生ばね４と圧子軸６とを連結する連結機構５が備えられている。 In addition, a test force generating spring 4 that generates a test force is provided at the lower surface side central portion of the bottom 23 of the load arm 2. On the side surface of the test force generating spring 4 is provided a scale 41 having graduations with predetermined intervals. A connection mechanism 5 that connects the test force generation spring 4 and the indenter shaft 6 is provided on the lower surface side of the test force generation spring 4.

試験力発生ばね４は、荷重アーム２の下方への移動に伴い、連結機構５及び圧子軸６を下方へと押圧し移動させる。そして、試験力発生ばね４は、荷重アーム２の駆動、動作を圧子軸６に伝達する。 As the load arm 2 moves downward, the test force generating spring 4 presses and moves the coupling mechanism 5 and the indenter shaft 6 downward. The test force generating spring 4 transmits the driving and operation of the load arm 2 to the indenter shaft 6.

また、荷重アーム２の底部２３の下面側他端部には、荷重アーム２が作動（上下動）した際の試験力発生ばね４の変形量を検出するばね変位検出部４２が備えられている。
ばね変位検出部４２は、例えば、試験力発生ばね４の側面に備えられたスケール４１の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。ばね変位検出部４２は、圧子軸６等を介して圧子６１を試料Ｓに押し込む際の試験力発生ばね４の変形量（変位量）を検出し、検出した変形量に基づくばね変位信号を制御部１００に出力する。なお、この変形量は、圧子６１が試料Ｓを押し込む押圧力（試験力）又は試料Ｓに加わる荷重に対応するようになっている。 Further, the other end on the lower surface side of the bottom 23 of the load arm 2 is provided with a spring displacement detector 42 that detects a deformation amount of the test force generating spring 4 when the load arm 2 is operated (moved up and down). .
The spring displacement detector 42 is, for example, a linear encoder that optically reads the scale of the scale 41 provided on the side surface of the test force generating spring 4. The spring displacement detector 42 detects the deformation amount (displacement amount) of the test force generating spring 4 when the indenter 61 is pushed into the sample S via the indenter shaft 6 and controls the spring displacement signal based on the detected deformation amount. Output to the unit 100. The amount of deformation corresponds to the pressing force (test force) by which the indenter 61 pushes the sample S or the load applied to the sample S.

連結機構５は、図３に示すように、圧子軸６の上面に設けられ、圧子軸６よりも径が小さく形成された連結軸５１と、試験力発生ばね４の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて連結軸５１を挿通可能な挿通穴５２１が形成された圧子軸支持部材５２と、挿通穴５２１の上端部に設けられ、連結軸５１の圧子軸支持部材５２に対する上方への相対的な移動を規制するストッパ５３と、挿通穴５２１の上端部及び連結軸５１の上面に固定され、連結軸５１を下方に付勢する付勢部材５４と、を備えて構成されている。
連結機構５が上記の構成を備えることにより、圧子６１が試料Ｓの表面に接触した場合であっても、試料Ｓの表面からの圧子６１に対する作用力に応じて、圧子軸６が試験力発生ばね４に対して相対的に上方に移動するように構成されているので、連結軸５１の上端部がストッパ５３の下端部に接触するまでの間（図中Ｈ１の区間）、圧子６１の先端（試料Ｓの表面）に試験力が負荷されない（即ち、くぼみが形成されない）ようになっている。一方で、連結軸５１の上端部がストッパ５３の下端部に接触した場合、試験力発生ばね４により圧子６１の先端に試験力が負荷される。即ち、試験力発生ばね４は、本発明の試験力負荷部として機能する。 As shown in FIG. 3, the connecting mechanism 5 is provided on the upper surface of the indenter shaft 6, and is provided on the lower surface side of the test force generating spring 4 with a connecting shaft 51 having a diameter smaller than that of the indenter shaft 6. An indenter shaft support member 52 having an insertion hole 521 through which the connecting shaft 51 can be inserted from the upper end portion to the upper end portion, and an upper end portion of the insertion hole 521. A stopper 53 that restricts relative movement and an urging member 54 that is fixed to the upper end of the insertion hole 521 and the upper surface of the connecting shaft 51 and biases the connecting shaft 51 downward are configured.
Since the coupling mechanism 5 has the above-described configuration, the indenter shaft 6 generates a test force according to the acting force on the indenter 61 from the surface of the sample S even when the indenter 61 contacts the surface of the sample S. Since it is configured to move upward relative to the spring 4, the tip of the indenter 61 until the upper end of the connecting shaft 51 comes into contact with the lower end of the stopper 53 (interval H 1 in the figure). The test force is not applied to (the surface of the sample S) (that is, no depression is formed). On the other hand, when the upper end portion of the connecting shaft 51 comes into contact with the lower end portion of the stopper 53, the test force is applied to the tip of the indenter 61 by the test force generating spring 4. That is, the test force generating spring 4 functions as a test force load portion of the present invention.

圧子軸６は、アーム作動部３の動作により、下方に設けられた試料台８上に載置された試料Ｓに向けて移動し、先端部に備えた圧子６１を試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。圧子６１が試料Ｓを所定の試験力で押圧することにより、試料Ｓの表面にくぼみが形成される。また、圧子軸６の表面には、所定の間隔の目盛が刻まれたスケール６２が一体形成されている。
圧子６１は、例えば、ロックウェル用の先端角１２０°のダイヤモンド円錐圧子又は球圧子（例えば直径が１／１６インチ、１／８インチ、１／４インチ、１／２インチのもの）を使用する。 The indenter shaft 6 is moved toward the sample S placed on the sample stage 8 provided below by the operation of the arm actuating unit 3, and the indenter 61 provided at the tip is provided on the surface of the sample S with a predetermined amount. Press with test force. A depression is formed on the surface of the sample S when the indenter 61 presses the sample S with a predetermined test force. In addition, a scale 62 having scales with a predetermined interval is integrally formed on the surface of the indenter shaft 6.
As the indenter 61, for example, a diamond conical indenter or a spherical indenter (for example, 1/16 inch, 1/8 inch, 1/4 inch, or 1/2 inch in diameter) for Rockwell is used. .

また、試験力発生ばね４の下方には、荷重アーム２の底部２３に備えられたリンク部材２４と連結され、圧子軸変位検出部６３が圧子軸６の変位量を検出する際の基準面を有する基準部７を保持する基準部保持部材７１が備えられている。
基準部保持部材７１の上端側には、リンク部材２４に沿って上下動可能に構成されたスライド部材２５が備えられている。このスライド部材２５とリンク部材２４とにより、リンク部材２４上をスライド部材２５がスライドすることで直線運動をガイドする、所謂ＬＭガイド（登録商標）が構成される。なお、ＬＭガイド（リンク部材２４及びスライド部材２５）の具体的な構造は、従来公知の技術（例えば、特開平８−３１３２１７等）を用いることができるため、詳細な説明は省略する。
また、リンク部材２４の下端部には、スライド部材２５の下方への移動を規制する規制部２４１が形成されている。
上記の構成により、基準部保持部材７１（基準部７）は、リンク部材２４に沿って上下動することができるようになっている。 Further, below the test force generating spring 4 is connected to a link member 24 provided on the bottom portion 23 of the load arm 2, and a reference surface when the indenter shaft displacement detecting unit 63 detects the displacement amount of the indenter shaft 6 is provided. A reference part holding member 71 that holds the reference part 7 is provided.
A slide member 25 configured to be movable up and down along the link member 24 is provided on the upper end side of the reference portion holding member 71. The slide member 25 and the link member 24 constitute a so-called LM guide (registered trademark) that guides linear motion by sliding the slide member 25 on the link member 24. The specific structure of the LM guide (the link member 24 and the slide member 25) can use a conventionally known technique (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-313217), and thus a detailed description thereof is omitted.
A restricting portion 241 that restricts the downward movement of the slide member 25 is formed at the lower end portion of the link member 24.
With the above configuration, the reference portion holding member 71 (reference portion 7) can move up and down along the link member 24.

基準部７は、基準部保持部材７１の下面側に取り付けられており、圧子軸６の先端部に備えられた圧子６１の先端部の上下方向の位置基準となる部材である。基準部７は、圧子軸６（圧子６１）を挿通可能な中空形状に形成されている。基準部７の下面は、圧子軸６に垂直な面（水平面）となるように形成されている。この基準部７の下面が試料Ｓの表面に当接した状態で押込み試験を行うことで、当該基準部７の下面（試料Ｓの表面）を基準面として圧子軸変位検出部６３により圧子軸６の変位量を検出することができる。
また、基準部７は、圧子６１が試料Ｓの表面に接触していない状態において基準面が圧子６１の先端よりも上方となるように配置されている。 The reference portion 7 is a member that is attached to the lower surface side of the reference portion holding member 71 and serves as a vertical position reference for the tip portion of the indenter 61 provided at the tip portion of the indenter shaft 6. The reference portion 7 is formed in a hollow shape through which the indenter shaft 6 (indenter 61) can be inserted. The lower surface of the reference portion 7 is formed to be a surface (horizontal plane) perpendicular to the indenter shaft 6. By performing the indentation test in a state where the lower surface of the reference portion 7 is in contact with the surface of the sample S, the indenter shaft 6 is detected by the indenter shaft displacement detection unit 63 using the lower surface of the reference portion 7 (the surface of the sample S) as a reference surface. The amount of displacement can be detected.
Further, the reference portion 7 is arranged so that the reference surface is above the tip of the indenter 61 in a state where the indenter 61 is not in contact with the surface of the sample S.

また、基準部７の上面側には、圧子軸６の変位量を検出する圧子軸変位検出部６３が備えられている。
圧子軸変位検出部６３は、例えば、圧子軸６の表面に一体形成されたスケール６２の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。圧子６１が試料Ｓに押し込まれる際の圧子軸６の変位量（即ち、試料Ｓに押し込まれた圧子６１の侵入量（押込み深さ））を検出し、検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部１００に出力する。
即ち、圧子軸変位検出部６３は、本発明の変位量検出部として機能する。 In addition, an indenter shaft displacement detector 63 that detects the amount of displacement of the indenter shaft 6 is provided on the upper surface side of the reference portion 7.
The indenter shaft displacement detector 63 is, for example, a linear encoder that optically reads the scale of the scale 62 integrally formed on the surface of the indenter shaft 6. A displacement amount of the indenter shaft 6 when the indenter 61 is pushed into the sample S (that is, an intrusion amount (pushing depth) of the indenter 61 pushed into the sample S) is detected, and an indenter shaft displacement signal based on the detected displacement amount. Is output to the control unit 100.
That is, the indenter shaft displacement detector 63 functions as a displacement amount detector of the present invention.

試料台８は、試料Ｓが載置される試料ステージ８１と、試料ステージ８１の下面に設けられたステージ昇降部８２と、を備えて構成されている。
試料ステージ８１は、例えば、水平面上を移動可能なＸＹステージであり、制御部１００が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、上面に載置された試料Ｓを圧子６１の移動方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｘ、Ｙ方向）に移動させる。
ステージ昇降部８２は、試料ステージ８１の下面側に設けられ、制御部１００が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、試料ステージ８１（試料Ｓ）を上下方向に移動させる。 The sample stage 8 includes a sample stage 81 on which the sample S is placed, and a stage elevating unit 82 provided on the lower surface of the sample stage 81.
The sample stage 81 is, for example, an XY stage that can move on a horizontal plane. The sample stage 81 is driven by a drive mechanism unit (not shown) that is driven in accordance with a control signal output from the control unit 100 and placed on the upper surface. Is moved in a direction (X, Y direction) perpendicular to the moving direction (Z direction) of the indenter 61.
The stage elevating unit 82 is provided on the lower surface side of the sample stage 81 and is driven by a drive mechanism unit (not shown) that is driven in accordance with a control signal output from the control unit 100 to move the sample stage 81 (sample S) in the vertical direction. Move to.

制御部１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、記憶部１０３と、を備えて構成され、記憶部１０３に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の硬さ試験を行うための動作制御等を行う機能を有する。
ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ１０２に展開して実行することにより、硬さ試験機１全体の制御を行う。
ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ１０２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をデータ格納領域に格納する。
記憶部１０３は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部１０３は、ＣＰＵ１０１が硬さ試験機１全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。 As shown in FIG. 2, the control unit 100 includes a CPU 101, a RAM 102, and a storage unit 103. The control unit 100 has a predetermined hardness by executing a predetermined program stored in the storage unit 103. It has a function of performing operation control and the like for performing tests.
The CPU 101 reads the processing program stored in the storage unit 103, develops it in the RAM 102, and executes it to control the entire hardness tester 1.
The RAM 102 develops a processing program executed by the CPU 101 in a program storage area in the RAM 102, and stores input data and a processing result generated when the processing program is executed in the data storage area.
The storage unit 103 includes, for example, a recording medium (not shown) that stores programs, data, and the like, and this recording medium is configured by a semiconductor memory or the like. In addition, the storage unit 103 stores various data, various processing programs, data processed by the execution of these programs, and the like for realizing a function for the CPU 101 to control the entire hardness tester 1.

例えば、ＣＰＵ１０１は、ばね変位検出部４２から入力されたばね変位信号と予め設定された設定ばね変位データとの比較を行う。そして、ＣＰＵ１０１は、所定の試験力（荷重）で圧子６１を試料Ｓに作用させるように荷重アーム２を移動させるべく、アーム作動部３（モータ３１）の駆動を制御する駆動制御信号をモータ３１に出力する。 For example, the CPU 101 compares the spring displacement signal input from the spring displacement detector 42 with preset spring displacement data. Then, the CPU 101 sends a drive control signal for controlling the drive of the arm actuating unit 3 (motor 31) to move the load arm 2 so that the indenter 61 acts on the sample S with a predetermined test force (load). Output to.

また、ＣＰＵ１０１は、圧子軸変位検出部６３から入力された圧子軸変位信号に基づいて、試料Ｓの硬さを算出する。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の硬さ算出部として、圧子軸変位検出部６３により検出された圧子軸６の変位量（即ち、試料Ｓに圧子６１が押し込まれた侵入量（くぼみの深さ））から試料Ｓの硬さを測定する、ロックウェル硬さ試験に基づいて試料Ｓの硬さを算出する。 Further, the CPU 101 calculates the hardness of the sample S based on the indenter shaft displacement signal input from the indenter shaft displacement detector 63. That is, the CPU 101 serves as a hardness calculation unit according to the present invention. The displacement amount of the indenter shaft 6 detected by the indenter shaft displacement detection unit 63 (that is, the intrusion amount (depth of the dent) by which the indenter 61 is pushed into the sample S). ), The hardness of the sample S is calculated based on the Rockwell hardness test.

操作部１１０は、キーボード、マウス等のポインティングデバイスなどを備え、硬さ試験を行う際の作業者（オペレータ）による入力操作を受け付ける。そして、操作部１１０は、作業者による所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部１００へと出力する。 The operation unit 110 includes a pointing device such as a keyboard and a mouse, and accepts an input operation by an operator (operator) when performing a hardness test. When the operation unit 110 receives a predetermined input operation by the worker, the operation unit 110 generates a predetermined operation signal corresponding to the input operation and outputs the operation signal to the control unit 100.

表示部１２０は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されている。表示部１２０は、操作部１１０において入力された硬さ試験の設定条件及び硬さ試験の結果等を表示する。 The display unit 120 is configured by a display device such as an LCD, for example. The display unit 120 displays the hardness test setting conditions, the result of the hardness test, and the like input from the operation unit 110.

［２．動作の説明］
次に、本実施形態に係る硬さ試験機１の動作について、説明する。
まず、作業者は、試料台８の試料ステージ８１上に試料Ｓを載置する（図４参照）。なお、図４に示す例では、試料Ｓとして、球形状の試料を例示している。
次に、作業者は、操作部１１０を操作して、硬さ試験の各種設定条件（例えば、試料Ｓの材質、圧子６１により試料Ｓに負荷される試験力（Ｎ）、試料Ｓの硬さ測定位置（試験位置）等）を入力する。
次に、作業者は、操作部１１０を操作して、硬さ試験開始の指示操作（例えば、表示部１２０に表示された硬さ試験開始アイコンをマウス等でクリックする操作）を行う。
次に、制御部１００のＣＰＵ１０１は、アーム作動部３のモータ３１を制御して、荷重アーム２を下方に移動させ、圧子軸６の先端部に備えられた圧子６１を試料Ｓに接触させる。本実施形態では、硬さ試験機１は連結機構５を備えているので、試料Ｓの表面のＺ方向の高さに応じて、圧子６１の高さは上下動する。
次に、ＣＰＵ１０１は、試料ステージ８１をＸ、Ｙ方向に移動させることで、圧子６１により試料Ｓの表面を倣わせるとともに、圧子軸変位検出部６３により検出された圧子軸６のＺ方向の変位量を取得する（図５参照）。これにより、試料Ｓの表面のＺ方向の変位を検出することができるので、試料Ｓの表面のＸ、Ｙ、Ｚ方向の座標を取得することができる。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の座標取得部として機能する。また、ＣＰＵ１０１は、試料Ｓの表面の座標を取得することができるので、当該座標に基づいて試料Ｓの表面の平面度を算出することもできる。即ち、ＣＰＵ１０１は、本発明の平面度算出部として機能する。
次に、ＣＰＵ１０１は、予め作業者により入力された試験位置（球形状の試料Ｓの場合は頂点位置）と、取得した試料Ｓ表面の座標と、に基づいて、試験位置の同定処理を行う。そして、ＣＰＵ１０１は、圧子６１により所定の試験力を負荷して試験位置にくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子６１の押込み深さを計測することにより、試料の硬さを測定する。 [2. Explanation of operation]
Next, the operation of the hardness tester 1 according to this embodiment will be described.
First, the operator places the sample S on the sample stage 81 of the sample stage 8 (see FIG. 4). In the example illustrated in FIG. 4, a spherical sample is illustrated as the sample S.
Next, the operator operates the operation unit 110 to set various hardness test setting conditions (for example, the material of the sample S, the test force (N) applied to the sample S by the indenter 61, and the hardness of the sample S). Enter the measurement position (test position, etc.).
Next, the operator operates the operation unit 110 to perform a hardness test start instruction operation (for example, an operation of clicking a hardness test start icon displayed on the display unit 120 with a mouse or the like).
Next, the CPU 101 of the control unit 100 controls the motor 31 of the arm actuating unit 3 to move the load arm 2 downward and bring the indenter 61 provided at the tip of the indenter shaft 6 into contact with the sample S. In the present embodiment, since the hardness tester 1 includes the coupling mechanism 5, the height of the indenter 61 moves up and down according to the height of the surface of the sample S in the Z direction.
Next, the CPU 101 moves the sample stage 81 in the X and Y directions so that the surface of the sample S is copied by the indenter 61 and the indenter shaft 6 detected by the indenter shaft displacement detector 63 in the Z direction. The amount of displacement is acquired (see FIG. 5). Thereby, since the displacement of the surface of the sample S in the Z direction can be detected, the coordinates of the surface of the sample S in the X, Y, and Z directions can be acquired. That is, the CPU 101 functions as a coordinate acquisition unit of the present invention. Further, since the CPU 101 can acquire the coordinates of the surface of the sample S, the flatness of the surface of the sample S can be calculated based on the coordinates. That is, the CPU 101 functions as a flatness calculation unit of the present invention.
Next, the CPU 101 performs test position identification processing based on the test position input in advance by the operator (the apex position in the case of the spherical sample S) and the acquired coordinates of the surface of the sample S. Then, the CPU 101 applies a predetermined test force with the indenter 61 to form a recess at the test position, and measures the indentation depth of the indenter 61 when the recess is formed, thereby measuring the hardness of the sample.

なお、上記例では、圧子６１により試料Ｓの表面を倣わせることで、試料Ｓの表面の座標を取得するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、圧子６１により試料Ｓの表面を倣わせる代わりに、圧子６１によりタッチセンサ的に試料Ｓの表面の座標を取得するようにしてもよい。
具体的には、例えば、球形状の試料Ｓの場合、ＣＰＵ１０１は、試料ステージ８１をＸ、Ｙ方向に移動させつつ、荷重アーム２を下方に移動させることで、試料Ｓの任意の４点に圧子６１を接触させる。次いで、ＣＰＵ１０１は、上記の４点の各々において、試料ステージ８１の移動量からＸ、Ｙ方向の座標を取得するとともに、アーム変位検出部２２１により検出されたアーム部２２のＺ方向の変位量（即ち、圧子軸６のＺ方向の変位量）から試料Ｓの表面のＺ方向の座標を取得する。これにより、上記の４点の座標を取得することができる。この場合、アーム変位検出部２２１が、本発明の変位量検出部として機能する。そして、ＣＰＵ１０１は、上記の４点の座標に基づいて、試料Ｓの頂点位置を算出し、当該頂点位置に同定する処理を行って、硬さ試験を実施する。なお、試料Ｓの形状が円筒形状である場合には、試料Ｓ表面の任意の３点の座標を取得することで、試料Ｓの頂点位置を算出することが可能である。 In the above example, the coordinates of the surface of the sample S are obtained by copying the surface of the sample S with the indenter 61. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of copying the surface of the sample S by the indenter 61, the coordinates of the surface of the sample S may be acquired by the indenter 61 like a touch sensor.
Specifically, for example, in the case of a spherical sample S, the CPU 101 moves the load arm 2 downward while moving the sample stage 81 in the X and Y directions, so that any four points of the sample S can be obtained. The indenter 61 is brought into contact. Next, the CPU 101 obtains coordinates in the X and Y directions from the amount of movement of the sample stage 81 at each of the above four points, and the amount of displacement in the Z direction of the arm unit 22 detected by the arm displacement detection unit 221 ( That is, the Z-direction coordinate of the surface of the sample S is acquired from the displacement amount of the indenter shaft 6 in the Z-direction). Thereby, the coordinates of the above four points can be acquired. In this case, the arm displacement detector 221 functions as a displacement amount detector of the present invention. Then, the CPU 101 calculates a vertex position of the sample S based on the coordinates of the four points, performs a process of identifying the vertex position, and performs a hardness test. In addition, when the shape of the sample S is a cylindrical shape, it is possible to calculate the vertex position of the sample S by acquiring the coordinates of arbitrary three points on the surface of the sample S.

また、球形状の所定の試料Ｓの頂点位置を基準位置（座標の原点）と定めることで、球形状の所定の試料Ｓを基準球として用いるようにしてもよい。即ち、硬さ試験を実施する際、試験対象の試料Ｓを載置する前に基準球を載置し、基準球の頂点位置に同定する処理を行った後、基準球の代わりに試験対象の試料Ｓを載置することで、基準球の頂点位置を基準位置とする硬さ試験を実施することができる。 Alternatively, the spherical predetermined sample S may be used as the reference sphere by determining the apex position of the spherical predetermined sample S as the reference position (coordinate origin). That is, when performing the hardness test, after placing the reference sphere before placing the sample S to be tested and identifying the apex position of the reference sphere, By placing the sample S, a hardness test with the apex position of the reference sphere as the reference position can be performed.

［３．効果］
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１は、圧子６１に試験力を負荷し、圧子６１を試料Ｓの表面に押し込む試験力負荷部（試験力発生ばね４）と、先端部に圧子６１を備える圧子軸６と、試験力負荷部と圧子軸６とを連結し、試料Ｓの表面からの圧子６１に対する作用力に応じて、圧子軸６が試験力負荷部に対して相対的に上方に移動するように構成された連結機構５と、圧子軸６の変位量を検出する変位量検出部（圧子軸変位検出部６３）と、変位量検出部が圧子軸６の変位量を検出する際の基準面を有し、圧子６１が試料Ｓの表面に接触していない状態において基準面が圧子６１の先端よりも上方となるように配置された基準部７と、試験力負荷部により圧子６１が試料Ｓに押し込まれる際に変位量検出部により検出された圧子軸６の変位量に基づいて試料Ｓの硬さを算出する硬さ算出部（ＣＰＵ１０１）と、試料Ｓを載置可能に構成され、水平方向に移動可能な試料ステージ８１と、試料ステージ８１の水平方向の移動に伴い、変位量検出部により検出された圧子軸６の変位量に基づいて、試料Ｓの表面の座標を取得する座標取得部（ＣＰＵ１０１）と、を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、圧子６１が試料Ｓの表面に接触した場合であっても試験力が負荷されないので、試料Ｓ表面の変位を計測することができる。従って、試料Ｓ表面の座標を取得することができるので、撮像手段や目視に頼ることなく自動的に試験位置への同定処理を行うことができる。よって、硬さ試験における測定精度を十分に確保することができるとともに、作業者の負担を軽減して作業者の操作性を向上させることができる。 [3. effect]
As described above, the hardness tester 1 according to the present embodiment loads the test force on the indenter 61, pushes the indenter 61 into the surface of the sample S, and the tip portion. The indenter shaft 6 including the indenter 61 is connected to the test force load portion and the indenter shaft 6, and the indenter shaft 6 is relative to the test force load portion according to the acting force on the indenter 61 from the surface of the sample S The coupling mechanism 5 configured to move upward, a displacement amount detection unit (indenter shaft displacement detection unit 63) for detecting the displacement amount of the indenter shaft 6, and the displacement amount detection unit serving as a displacement amount of the indenter shaft 6 And a reference portion 7 arranged so that the reference surface is above the tip of the indenter 61 when the indenter 61 is not in contact with the surface of the sample S. The indenter detected by the displacement detection unit when the indenter 61 is pushed into the sample S by the unit 6, a hardness calculation unit (CPU 101) that calculates the hardness of the sample S, a sample stage 81 configured to be able to place the sample S, and movable in the horizontal direction, and the horizontal of the sample stage 81. A coordinate acquisition unit (CPU 101) that acquires the coordinates of the surface of the sample S based on the displacement amount of the indenter shaft 6 detected by the displacement amount detection unit as the direction moves.
Therefore, according to the hardness tester 1 according to the present embodiment, even when the indenter 61 is in contact with the surface of the sample S, the test force is not loaded, so that the displacement of the surface of the sample S can be measured. Therefore, since the coordinates of the surface of the sample S can be acquired, the identification process to the test position can be automatically performed without depending on the imaging means or visual observation. Therefore, the measurement accuracy in the hardness test can be sufficiently secured, and the operator's operability can be improved by reducing the burden on the operator.

また、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、連結機構５は、圧子軸６の上面に設けられ、圧子軸６よりも径が小さく形成された連結軸５１と、試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて連結軸５１を挿通可能な挿通穴５２１が形成された圧子軸支持部材５２と、挿通穴５２１の上端部に設けられ、連結軸５１の圧子軸支持部材５２に対する上方への相対的な移動を規制するストッパ５３と、挿通穴５２１の上端部及び連結軸５１の上面に固定され、連結軸５１を下方に付勢する付勢部材５４と、を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、簡易な構成で圧子軸６と試験力負荷部との相対的な位置関係を調整することができるので、コストの増大や装置の大型化を抑制しつつ、試料Ｓ表面の変位を計測することができる。 Further, according to the hardness tester 1 according to the present embodiment, the connection mechanism 5 is provided on the upper surface of the indenter shaft 6 and has a connection shaft 51 having a diameter smaller than that of the indenter shaft 6, and a test force load unit. The indenter shaft support member 52 is formed with an insertion hole 521 through which the connecting shaft 51 can be inserted from the lower surface toward the upper end portion, and the indenter of the connecting shaft 51 is provided at the upper end portion of the insertion hole 521. A stopper 53 that restricts the upward relative movement of the shaft support member 52; an urging member 54 that is fixed to the upper end portion of the insertion hole 521 and the upper surface of the connecting shaft 51, and biases the connecting shaft 51 downward; Is provided.
Therefore, according to the hardness tester 1 according to the present embodiment, the relative positional relationship between the indenter shaft 6 and the test force load portion can be adjusted with a simple configuration, which increases costs and increases the size of the apparatus. The displacement of the surface of the sample S can be measured while suppressing the formation.

また、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、座標取得部により取得された座標に基づいて、試料Ｓの表面の平面度を算出する平面度算出部（ＣＰＵ１０１）を備える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、試料Ｓ表面の平面度を考慮した硬さ試験を行うことができるので、より精度の高い試験結果を得ることができる。 Moreover, according to the hardness tester 1 which concerns on this embodiment, the flatness calculation part (CPU101) which calculates the flatness of the surface of the sample S based on the coordinate acquired by the coordinate acquisition part is provided.
Therefore, according to the hardness tester 1 according to the present embodiment, a hardness test in consideration of the flatness of the surface of the sample S can be performed, so that a more accurate test result can be obtained.

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As mentioned above, although concretely demonstrated based on embodiment which concerns on this invention, this invention is not limited to the said embodiment, It can change in the range which does not deviate from the summary.

［４．変形例］
図６に、連結機構５の変形例（連結機構５Ａ）を示す。なお、説明の簡略化のため、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。 [4. Modified example]
In FIG. 6, the modification (connection mechanism 5A) of the connection mechanism 5 is shown. For simplification of description, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the embodiment, and detailed description thereof is omitted.

連結機構５Ａは、圧子軸６の上面に設けられ、圧子軸６よりも径が小さく形成された連結軸５１Ａと、試験力発生ばね４の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて連結軸５１Ａを挿通可能な挿通穴５２１Ａが形成された圧子軸支持部材５２Ａと、挿通穴５２１Ａの上端部に設けられ、連結軸５１Ａの圧子軸支持部材５２Ａに対する上方への相対的な移動を規制するストッパ５３Ａと、連結軸５１Ａの上端側に備えられたスライド部材５１１Ａの上下動をガイドするレール部材５４Ａと、を備えて構成されている。なお、スライド部材５１１Ａとレール部材５４Ａとにより、レール部材５４Ａ上をスライド部材５１１Ａがスライドすることで直線運動をガイドする、所謂ＬＭガイドが構成される。
また、挿通穴５２１Ａは、圧子軸支持部材５２Ａの下面側において、連結軸５１Ａのみを挿通可能な大きさに形成されており、スライド部材５１１Ａの下方への移動を規制する構成となっている。上記の構成により、連結軸５１Ａ（圧子軸６）は、レール部材５４Ａに沿って上下動することができるようになっている。 The connection mechanism 5A is provided on the upper surface of the indenter shaft 6 and is provided on the lower surface side of the test force generating spring 4 with a connection shaft 51A having a smaller diameter than the indenter shaft 6, and is connected from the lower surface toward the upper end portion. An indenter shaft support member 52A having an insertion hole 521A through which the shaft 51A can be inserted, and an upper end portion of the insertion hole 521A are provided to restrict the relative movement of the connecting shaft 51A relative to the indenter shaft support member 52A. The stopper 53A and a rail member 54A for guiding the vertical movement of the slide member 511A provided on the upper end side of the connecting shaft 51A are provided. The slide member 511A and the rail member 54A constitute a so-called LM guide that guides linear motion by sliding the slide member 511A on the rail member 54A.
Further, the insertion hole 521A is formed on the lower surface side of the indenter shaft support member 52A so as to allow only the coupling shaft 51A to be inserted, and is configured to restrict the downward movement of the slide member 511A. With the above configuration, the connecting shaft 51A (indenter shaft 6) can move up and down along the rail member 54A.

連結機構５Ａが上記の構成を備えることにより、圧子６１が試料Ｓの表面に接触した場合であっても、連結軸５１Ａの上端部がストッパ５３Ａの下端部に接触するまでの間（図中Ｈ２の区間）、圧子６１の先端（試料Ｓの表面）に試験力が負荷されない（即ち、くぼみが形成されない）ようになっている。 Since the coupling mechanism 5A has the above-described configuration, even when the indenter 61 is in contact with the surface of the sample S, the upper end of the coupling shaft 51A is in contact with the lower end of the stopper 53A (H2 in the drawing). ), The test force is not applied to the tip of the indenter 61 (the surface of the sample S) (that is, no depression is formed).

以上のように、変形例に係る硬さ試験機１によれば、連結機構５Ａは、圧子軸６の上面に設けられ、圧子軸６よりも径が小さく形成された連結軸５１Ａと、試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて連結軸５１Ａを挿通可能な挿通穴５２１Ａが形成された圧子軸支持部材５２Ａと、挿通穴５２１Ａの上端部に設けられ、連結軸５１Ａの圧子軸支持部材５２Ａに対する上方への相対的な移動を規制するストッパ５３Ａと、連結軸５１Ａの上端側に備えられたスライド部材５１１Ａの上下動をガイドするレール部材５４Ａと、を備える。
従って、変形例に係る硬さ試験機１によれば、簡易な構成で圧子軸６と試験力負荷部との相対的な位置関係を調整することができるので、コストの増大や装置の大型化を抑制しつつ、試料Ｓ表面の変位を計測することができる。 As described above, according to the hardness tester 1 according to the modification, the connection mechanism 5A is provided on the upper surface of the indenter shaft 6 and has a connection shaft 51A having a diameter smaller than that of the indenter shaft 6 and the test force. An indenter shaft support member 52A provided with an insertion hole 521A through which the connection shaft 51A can be inserted from the lower surface toward the upper end portion from the lower surface, and an upper end portion of the insertion hole 521A. A stopper 53A for restricting the relative movement of the indenter shaft 52A relative to the upper side of the indenter shaft support member 52A and a rail member 54A for guiding the vertical movement of the slide member 511A provided on the upper end side of the connecting shaft 51A.
Therefore, according to the hardness tester 1 according to the modified example, the relative positional relationship between the indenter shaft 6 and the test force load portion can be adjusted with a simple configuration, which increases the cost and enlarges the apparatus. The displacement of the surface of the sample S can be measured while suppressing the above.

その他、硬さ試験機を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration of each device constituting the hardness tester and the detailed operation of each device can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１硬さ試験機
２荷重アーム
２１基部
２２アーム部
２２１アーム変位検出部（変位量検出部）
２２２スケール
２３底部
２４リンク部材
３アーム作動部
４試験力発生ばね（試験力負荷部）
５連結機構
５１、５１Ａ連結軸
５１１Ａスライド部材
５２、５２Ａ圧子軸支持部材
５２１、５２１Ａ挿通穴
５３、５３Ａストッパ
５４付勢部材
５４Ａレール部材
６圧子軸
６１圧子
６２スケール
６３圧子軸変位検出部（変位量検出部）
７基準部
８試料台
８１試料ステージ
８２ステージ昇降部
１００制御部
１０１ＣＰＵ（硬さ算出部、座標取得部、平面度算出部）
１０２ＲＡＭ
１０３記憶部
１１０操作部
１２０表示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hardness tester 2 Load arm 21 Base 22 Arm part 221 Arm displacement detection part (displacement amount detection part)
222 Scale 23 Bottom 24 Link member 3 Arm actuating part 4 Test force generating spring (test force loading part)
5 Connecting mechanism 51, 51A Connecting shaft 511A Slide member 52, 52A Indenter shaft support member 521, 521A Insertion hole 53, 53A Stopper 54 Energizing member 54A Rail member 6 Indenter shaft 61 Indenter 62 Scale 63 Indenter shaft displacement detector (displacement amount) Detection unit)
7 Reference unit 8 Sample stage 81 Sample stage 82 Stage lifting unit 100 Control unit 101 CPU (hardness calculation unit, coordinate acquisition unit, flatness calculation unit)
102 RAM
103 Storage Unit 110 Operation Unit 120 Display Unit

Claims

試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込み深さを計測することにより、試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記圧子に試験力を負荷し、前記圧子を試料の表面に押し込む試験力負荷部と、
先端部に前記圧子を備える圧子軸と、
前記試験力負荷部と前記圧子軸とを連結し、前記試料の表面からの前記圧子に対する作用力に応じて、前記圧子軸が前記試験力負荷部に対して相対的に上方に移動するように構成された連結機構と、
前記圧子軸の変位量を検出する変位量検出部と、
前記変位量検出部が前記圧子軸の変位量を検出する際の基準面を有し、前記圧子が前記試料の表面に接触していない状態において前記基準面が前記圧子の先端よりも上方となるように配置された基準部と、
前記試験力負荷部により前記圧子が前記試料に押し込まれる際に前記変位量検出部により検出された前記圧子軸の変位量に基づいて前記試料の硬さを算出する硬さ算出部と、
前記試料を載置可能に構成され、水平方向に移動可能な試料ステージと、
前記試料ステージの水平方向の移動に伴い、前記変位量検出部により検出された前記圧子軸の変位量に基づいて、前記試料の表面の座標を取得する座標取得部と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。 In a hardness tester that measures the hardness of a sample by applying a predetermined test force to the surface of the sample with an indenter to form a recess and measuring the indentation depth of the indenter at the time of forming the recess,
A test force loading unit that applies a test force to the indenter and pushes the indenter into the surface of the sample;
An indenter shaft comprising the indenter at the tip,
The test force load portion and the indenter shaft are connected so that the indenter shaft moves relatively upward with respect to the test force load portion in accordance with the acting force on the indenter from the surface of the sample. A configured coupling mechanism;
A displacement amount detector for detecting a displacement amount of the indenter shaft;
The displacement amount detection unit has a reference surface for detecting the displacement amount of the indenter shaft, and the reference surface is above the tip of the indenter in a state where the indenter is not in contact with the surface of the sample. A reference portion arranged as follows,
A hardness calculation unit that calculates the hardness of the sample based on the displacement amount of the indenter shaft detected by the displacement amount detection unit when the indenter is pushed into the sample by the test force load unit;
A sample stage configured to be capable of placing the sample and movable in a horizontal direction;
A coordinate acquisition unit that acquires the coordinates of the surface of the sample based on the displacement amount of the indenter shaft detected by the displacement amount detection unit along with the horizontal movement of the sample stage;
A hardness tester comprising:

前記連結機構は、
前記圧子軸の上面に設けられ、前記圧子軸よりも径が小さく形成された連結軸と、
前記試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて前記連結軸を挿通可能な挿通穴が形成された圧子軸支持部材と、
前記挿通穴の上端部に設けられ、前記連結軸の前記圧子軸支持部材に対する上方への相対的な移動を規制するストッパと、
前記挿通穴の上端部及び前記連結軸の上面に固定され、前記連結軸を下方に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。 The coupling mechanism is
A connecting shaft provided on the upper surface of the indenter shaft and having a diameter smaller than the indenter shaft;
An indenter shaft support member provided on the lower surface side of the test force load portion, and formed with an insertion hole through which the connection shaft can be inserted from the lower surface toward the upper end portion;
A stopper that is provided at an upper end portion of the insertion hole and restricts the relative movement of the connecting shaft relative to the indenter shaft support member;
An urging member fixed to the upper end of the insertion hole and the upper surface of the connecting shaft, and biasing the connecting shaft downward;
The hardness tester according to claim 1, comprising:

前記連結機構は、
前記圧子軸の上面に設けられ、前記圧子軸よりも径が小さく形成された連結軸と、
前記試験力負荷部の下面側に設けられ、下面から上端部に向けて前記連結軸を挿通可能な挿通穴が形成された圧子軸支持部材と、
前記挿通穴の上端部に設けられ、前記連結軸の前記圧子軸支持部材に対する上方への相対的な移動を規制するストッパと、
前記連結軸の上端側に備えられたスライド部材の上下動をガイドするレール部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。 The coupling mechanism is
A connecting shaft provided on the upper surface of the indenter shaft and having a diameter smaller than the indenter shaft;
An indenter shaft support member provided on the lower surface side of the test force load portion, and formed with an insertion hole through which the connection shaft can be inserted from the lower surface toward the upper end portion;
A stopper that is provided at an upper end portion of the insertion hole and restricts the relative movement of the connecting shaft relative to the indenter shaft support member;
A rail member for guiding the vertical movement of the slide member provided on the upper end side of the connecting shaft;
The hardness tester according to claim 1, comprising:

前記座標取得部により取得された座標に基づいて、前記試料の表面の平面度を算出する平面度算出部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機。 The hardness test according to any one of claims 1 to 3, further comprising a flatness calculation unit that calculates the flatness of the surface of the sample based on the coordinates acquired by the coordinate acquisition unit. Machine.