JP2021117207A - Method for adjusting testing device, and testing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップの強度を測定するための試験装置に関するものである。 The present invention relates to a test apparatus for measuring the strength of a semiconductor chip.
従来、例えば特許文献１に開示されるように、半導体チップの破壊試験を行い、半導体チップの強度を測定する試験装置が知られている。この種の試験装置では、一般的にＳＥＭＩ規格Ｇ８６−０３０３で既定される３点曲げ試験が広く利用されている。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, for example, a test apparatus for performing a fracture test of a semiconductor chip and measuring the strength of the semiconductor chip is known. In this type of test equipment, the three-point bending test generally defined by the SEMI standard G86-0303 is widely used.
半導体チップを形成する過程において、半導体ウェーハの裏面研削に伴ってウェーハ裏面には研削歪みが生成される。更に、裏面研削後の切削ブレードによるダイシングに伴い、半導体チップの側面には切削歪みが生成される。これら研削歪みや切削歪みは、半導体チップの強度に影響するものであり、半導体チップの強度の測定は製品の品質を保証する上で重要であることから、より正確に測定可能とすることが求められている。 In the process of forming a semiconductor chip, grinding strain is generated on the back surface of the wafer as the back surface of the semiconductor wafer is ground. Further, a cutting strain is generated on the side surface of the semiconductor chip due to the dicing by the cutting blade after the back surface grinding. These grinding strains and cutting strains affect the strength of semiconductor chips, and measuring the strength of semiconductor chips is important for guaranteeing the quality of products. Therefore, it is required to be able to measure more accurately. Has been done.
３点曲げ試験では、所定の間隔を有して配置された一対の支持部で試験片を支持し、圧子を一対の支持部の中央に位置付けた状態で、圧子で試験片を押圧し試験片を破壊する。そして、試験片が破壊した時の圧子の荷重を測定し、試験片破損時の荷重と支持部の支点間距離、試験片厚み及び試験片の幅をもとに、以下の計算式にて抗折強度が算出される。
抗折強度σ＝３ＬＷ／２ｂｈ２ （式１）
（Ｌ：支点間距離ｍｍ、Ｗ：圧子荷重値Ｎ、ｂ：試験片幅ｍｍ、ｈ：試験片厚みｍｍ）
In the three-point bending test, the test piece is supported by a pair of support portions arranged at predetermined intervals, and the test piece is pressed by the indenter with the indenter positioned at the center of the pair of support portions. To destroy. Then, the load of the indenter when the test piece is broken is measured, and the resistance is calculated by the following formula based on the load when the test piece is broken, the distance between the fulcrums of the support portion, the thickness of the test piece, and the width of the test piece. Fold strength is calculated.
Folding strength σ = 3LW / 2bh 2 (Equation 1)
(L: distance between fulcrums mm, W: indenter load value N, b: test piece width mm, h: test piece thickness mm)
上記の測定方法において、圧子を一対の支持部の中央に正確に位置付けられていない状態で測定が行われると、正確な強度の測定ができないことになる。つまり、圧子の位置ズレにより正確な測定ができないことになる。 In the above measuring method, if the indenter is not accurately positioned at the center of the pair of support portions, the measurement cannot be performed accurately. That is, accurate measurement cannot be performed due to the displacement of the indenter.
このため、試験装置の移設や圧子の交換等を行った際には、圧子の精密な位置調整が要求されることになるが、従来は、作業者が支持部上に定規等を載置した状態で圧子を近づけるとともに、目視で定規の目盛りを確認しながら圧子の位置調整を行うこととしていた。 For this reason, when the test device is relocated or the indenter is replaced, precise position adjustment of the indenter is required, but in the past, the operator placed a ruler or the like on the support portion. It was decided to bring the indenter closer in this state and adjust the position of the indenter while visually checking the scale of the ruler.
このような作業者による手作業、及び、目視による圧子の位置調整は、作業者によってばらつきが生じやすく、正確な強度測定を実現するために改善が切望されていた。 Such manual work by the operator and visual adjustment of the position of the indenter are likely to vary depending on the operator, and improvement has been desired in order to realize accurate strength measurement.
以上に鑑み、本願発明は、試験片の支持部に対する圧子の正確な位置調整を実現可能とする新規な技術を提案するものである。 In view of the above, the present invention proposes a novel technique that enables accurate position adjustment of the indenter with respect to the support portion of the test piece.
本発明の一態様によれば、
所定の間隔を有して配設され、試験片の下面を支持する一対の支持部と、
該支持部より上方且つ一対の該支持部の間に配置された圧子と、
一対の該支持部で支持された該試験片に対して該圧子を相対的に近接移動させる圧子移動ユニットと、
該圧子が一対の該支持部で支持された試験片を押圧する荷重を計測する荷重計測器と、
を備えた試験装置において、
一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける試験装置の調整方法であって、
該圧子と一対の該支持部を撮像し撮像画像を形成する撮像画像形成ステップと、
該撮像画像から一対の該支持部のそれぞれの位置と、該圧子の位置と、を検出するとともに、一対の該支持部のそれぞれの位置から該支持部の中央位置を算出する算出ステップと、
該算出ステップで検出した該圧子の位置と、該中央位置と、に基づいて、該圧子を一対の該支持部の中央位置に位置付ける調整ステップと、を有する試験装置の調整方法とする。
According to one aspect of the invention
A pair of support portions that are arranged at predetermined intervals and support the lower surface of the test piece,
An indenter placed above the support and between the pair of supports,
An indenter moving unit that moves the indenter relatively close to the test piece supported by the pair of supporting portions, and an indenter moving unit.
A load measuring instrument that measures the load with which the indenter presses the test piece supported by the pair of supports, and
In a test device equipped with
A method of adjusting a test device that positions the indenter at the center position of the pair of supports.
An imaging image forming step of imaging the indenter and the pair of supports to form an imaging image,
A calculation step of detecting each position of the pair of the support portion and the position of the indenter from the captured image and calculating the central position of the support portion from each position of the pair of the support portion.
It is an adjustment method of a test apparatus having an adjustment step of positioning the indenter at the center position of a pair of the support portions based on the position of the indenter detected in the calculation step and the center position.
また、本発明の一態様によれば、
該中央位置と該圧子の位置のズレ量に応じて出力される音声が変調するように音調を設定する音調設定ステップを更に有し、
該調整ステップでは、該圧子の位置が該中央位置に一致した時の音声の検出によって該圧子が一対の該支持部の中央位置に位置付けられたこと判断可能とする、こととする。
Further, according to one aspect of the present invention.
It further has a tone setting step of setting the tone so that the output sound is modulated according to the amount of deviation between the center position and the position of the indenter.
In the adjustment step, it is possible to determine that the indenter is positioned at the center position of the pair of the support portions by detecting the sound when the position of the indenter coincides with the center position.
また、本発明の一態様によれば、
該試験装置は、一対の該支持部を該圧子に対して相対移動させる支持部移動機構を備え、
該調整ステップでは、該算出ステップで検出した該圧子の位置と、該中央位置と、に基づいて、該支持部移動機構で一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける、こととする。
Further, according to one aspect of the present invention.
The test device includes a support moving mechanism that moves a pair of the supports relative to the indenter.
In the adjustment step, the indenter is positioned at the center position of the pair of the support portions by the support portion moving mechanism based on the position of the indenter detected in the calculation step and the center position.
また、本発明の一態様によれば、
試験片の強度を測定する試験装置であって、
所定の間隔を有して配設され、試験片の下面を支持する一対の支持部と、
該支持部より上方且つ一対の該支持部の間に配置された圧子と、
一対の該支持部で支持された試験片に対して該圧子を相対的に近接移動させる圧子移動ユニットと、
該圧子が一対の該支持部で支持された試験片を押圧する荷重を計測する荷重計測器と、
一対の該支持部と該圧子を撮像する撮像ユニットと、
該撮像ユニットの撮像画像を表示する表示モニタと、
少なくとも該圧子移動ユニットを制御するコントローラと、を備え、
該コントローラは、該撮像画像から一対の該支持部のそれぞれの位置と、該圧子の位置と、を検出する位置検出部と、該位置検出部で検出した一対の該支持部のそれぞれの位置から該支持部の中央位置を算出する算出部と、を有する、試験装置とする。
Further, according to one aspect of the present invention.
A test device that measures the strength of a test piece.
A pair of support portions that are arranged at predetermined intervals and support the lower surface of the test piece,
An indenter placed above the support and between the pair of supports,
An indenter moving unit that moves the indenter relatively close to a test piece supported by the pair of supporting portions, and an indenter moving unit.
A load measuring instrument that measures the load with which the indenter presses the test piece supported by the pair of supports, and
A pair of supporting portions, an imaging unit for imaging the indenter, and an imaging unit.
A display monitor that displays the captured image of the imaging unit, and
At least a controller for controlling the indenter moving unit is provided.
The controller is from a position detection unit that detects the position of each pair of the support portions and the position of the indenter from the captured image, and from each position of the pair of the support portions detected by the position detection unit. It is a test apparatus having a calculation unit for calculating the central position of the support portion.
また、本発明の一態様によれば、
音声を発するスピーカーを更に備え、
該コントローラは、該中央位置と該圧子の位置のズレ量に応じて音声が変調するように音調を設定する音調設定部を有する、こととする。
Further, according to one aspect of the present invention.
With more speakers to emit sound
It is assumed that the controller has a tone setting unit that sets the tone so that the voice is modulated according to the amount of deviation between the center position and the position of the indenter.
また、本発明の一態様によれば、
一対の該支持部を該圧子に対して該第一方向に相対移動させる支持部移動機構を更に備え、
該コントローラは、該位置検出部で検出した該圧子の位置と、該算出部で算出した該中央位置と、に基づいて、該支持部移動機構を制御して一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける、こととする。
Further, according to one aspect of the present invention.
Further provided with a support moving mechanism for moving the pair of supports relative to the indenter in the first direction.
The controller controls the support portion moving mechanism based on the position of the indenter detected by the position detection unit and the center position calculated by the calculation unit to reach the center position of the pair of support portions. The indenter will be positioned.
本発明の一態様によれば、圧子の位置と一対の支持部の中央位置を検出し、検出した位置に基づいて調整が行われるため、目視や手作業による実測で位置合わせをするよりも、より高精度、かつ、容易に位置調整を行うことができる。 According to one aspect of the present invention, the position of the indenter and the central position of the pair of support portions are detected, and adjustment is performed based on the detected positions. The position can be adjusted more accurately and easily.
また、本発明の一態様によれば、作業者は、ズレ量がゼロになり位置調整が完了したことを音声のみで認識することが可能となり、目視による確認が不要となる。 Further, according to one aspect of the present invention, the operator can recognize that the amount of deviation has become zero and the position adjustment has been completed only by voice, and visual confirmation is not required.
また、本発明の一態様によれば、自動で位置調整を完了させることができる。 Further, according to one aspect of the present invention, the position adjustment can be completed automatically.
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る試験装置２は、直方体状に形成された箱型の下部容器（収容部）４を備える。下部容器４には、下部容器４の上面４ａ側で上方に向かって開口する直方体状の開口部４ｂが形成されている。この開口部４ｂの内部には、試験装置２によって強度が測定される試験片を支持する支持ユニット（支持手段）６が設けられている。
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the test apparatus 2 according to the embodiment of the present invention includes a box-shaped lower container (accommodation portion) 4 formed in a rectangular parallelepiped shape. The
図２は、支持ユニット６を示す斜視図である。支持ユニット６は、試験片を支持する一対の支持台８を備える。一対の支持台８はそれぞれ直方体状に形成され、一対の支持台８の間に隙間１０が設けられるように互いに離隔された状態で配置されている。また、一対の支持台８は、その上面８ａの長手方向が第１水平方向（Ｙ軸方向、前後方向）に沿うように配置されている。この一対の支持台８上に、強度が測定される試験片（チップ）が配置される。
FIG. 2 is a perspective view showing the
一対の支持台８の上面８ａ側には、それぞれ、上面８ａから上方に突出する凸条を成す支持部８ｂが形成されている。支持部８ｂは、例えばステンレス鋼材等の金属でなり、その長さ方向がＹ軸方向に沿うように隙間１０に隣接して配置されている。一対の支持部８ｂは、隙間１０を挟んで互いに離隔した状態で配置されており、試験片の下面側を支持する。なお、図２では、上面が曲面状に形成された支持部８ｂを示している。
On the
また、一対の支持台８の上面８ａ側にはそれぞれ、支持部８ｂよりも柔軟な材質（ゴムスポンジ等）でなる板状の接触部材１２が設けられている。一対の接触部材１２は、平面視で矩形状に形成され、一対の支持部８ｂの両側に設けられている。すなわち、接触部材１２はそれぞれ支持部８ｂの隙間１０とは反対側に配置されており、一対の支持部８ｂは一対の接触部材１２の間に配置されている。
Further, on the
接触部材１２の上面は、試験片と接触して試験片を支持する接触面１２ａを構成する。なお、接触部材１２は、その接触面１２ａが支持部８ｂの上端よりも上方（例えば、支持部８ｂの上端から１ｍｍ程度上方）に配置されるように設けられている。そのため、試験片を一対の支持台８上に配置すると、試験片の下面側は支持部８ｂとは接触せず、接触部材１２の接触面１２ａと接触する。
The upper surface of the
一対の支持台８の後方側には、一対の支持台８をそれぞれ第１水平方向と垂直な第２水平方向（Ｘ軸方向、左右方向）に沿って移動させる支持部移動機構（支持台移動手段）１４が設けられている。支持部移動機構１４は、直方体状の支持構造１６を備え、支持構造１６の前面側（表面側）には一対のガイドレール１８がＸ軸方向に沿って所定の間隔で固定されている。
On the rear side of the pair of
一対のガイドレール１８の間には、一対のガイドレール１８と概ね平行に配置された一対のボールネジ２０が設けられている。一対のボールネジ２０の一端部にはそれぞれ、ボールネジ２０を回転させるパルスモータ２２が連結されている。
A pair of ball screws 20 arranged substantially parallel to the pair of
さらに、支持部移動機構１４は、一対の支持台８の後面側にそれぞれ固定される一対の移動プレート２４を備える。移動プレート２４はそれぞれ、支持構造１６の前面側に設けられた一対のガイドレール１８にスライド可能に装着されている。
Further, the support
また、一対の移動プレート２４の後面側（裏面側）にはそれぞれ、ナット部（不図示）が設けられている。一対の移動プレート２４の一方に設けられたナット部は一対のボールネジ２０の一方に螺合され、一対の移動プレート２４の他方に設けられたナット部は一対のボールネジ２０の他方に螺合されている。
Further, nut portions (not shown) are provided on the rear surface side (rear surface side) of the pair of moving
パルスモータ２２によってボールネジ２０を回転させると、ボールネジ２０に螺合された移動プレート２４がガイドレール１８に沿ってＸ軸方向に移動する。これにより、一対の支持台８それぞれのＸ軸方向における位置と、隙間１０の幅とが制御される。
When the
図１に示すように、下部容器４の上方には、押圧ユニット２６が設けられている。押圧ユニット２６は、支持ユニット６によって支持された試験片を押圧するとともに、試験片の押圧時に押圧ユニット２６にかかる荷重を測定する。
As shown in FIG. 1, a
図３は、押圧ユニット２６を示す斜視図である。押圧ユニット２６は、移動手段（移動機構）４０に接続された移動ユニット２８を備える。移動ユニット２８の下面側には、移動ユニット２８の下面から下方に向かって配置された円筒状の第１支持部材３０が接続されており、第１支持部材３０の下端側には、ロードセル等でなる荷重計測ユニット（荷重計測器）３２が固定されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the
荷重計測ユニット３２の下側には、円筒状の第２支持部材３４を介して挟持部材３６が接続されている。挟持部材３６は、正面視で略門型形状に形成されており、互いに対向する一対の挟持面３６ａを備える。この一対の挟持面３６ａの間には、支持ユニット６によって支持された試験片を押圧する圧子３８が固定されている。
A holding
圧子３８の先端部（下端部）は、下方に向かって幅が狭くなる先細りの略Ｖ字形状に形成されている。すなわち、圧子３８の先端部の両側面は鉛直方向に対して傾斜している。また、圧子３８の先端（下端）は丸みを帯びた形状（Ｒ形状）に形成されている（図４参照）。ただし、圧子３８の形状は上記に限定されない。
The tip (lower end) of the
また、圧子３８は、その下端がＹ軸方向に沿うように挟持部材３６によって支持されている。これにより、圧子３８の下端と、支持ユニット６が備える一対の支持部８ｂ（図２参照）とは、互いに概ね平行に配置されるようにしている。この圧子３８の下端が伸びる方向、即ち、図３におけるＹ軸方向が圧子３８の奥行き方向として定義される。
Further, the
図３に示すように、押圧ユニット２６の後方側（裏面側）には、押圧ユニット２６を鉛直方向（Ｚ軸方向、上下方向）に沿って移動させる圧子移動ユニット４０が設けられている。圧子移動ユニット４０は、直方体状の支持構造４２を備え、支持構造４２の前面側（表面側）には一対のガイドレール４４がＺ軸方向に沿って所定の間隔で固定されている。
As shown in FIG. 3, an
一対のガイドレール４４の間には、一対のガイドレール４４と概ね平行に配置されたボールネジ４６が設けられている。ボールネジ４６の一端部には、ボールネジ４６を回転させるパルスモータ４８が連結されている。
A
押圧ユニット２６の移動ユニット２８の後面側（裏面側）は、一対のガイドレール４４にスライド可能に装着される。また、移動ユニット２８の後面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部はボールネジ４６に螺合される。
The rear surface side (back surface side) of the moving
パルスモータ４８によってボールネジ４６を回転させると、移動ユニット２８がガイドレール４４に沿ってＺ軸方向に移動する。これにより、押圧ユニット２６のＺ軸方向における位置が制御される。そして、圧子移動ユニット４０によって押圧ユニット２６をＺ軸方向に沿って移動させることにより、圧子３８が支持ユニット６に対して相対的に接近及び離隔する。
When the
また、図１に示すように、移動ユニット２８の両側面には、板状に形成された一対の接続部材５０が固定されている。接続部材５０は、移動ユニット２８の側面から下方に向かって設けられ、接続部材５０の下端は挟持部材３６の下端よりも下方に配置されている。
Further, as shown in FIG. 1, a pair of plate-shaped connecting
一対の接続部材５０の下端部には、圧子３８側に向かって突出する一対の上部容器支持部５０ａが形成されている。この一対の上部容器支持部５０ａの間には、圧子３８の先端部を覆う直方体状の上部容器５２（カバー）が固定されている。上部容器５２は、下部容器４の上方に配置されており、両側面が一対の上部容器支持部５０ａによって支持されている。
A pair of upper
図４に示すように、上部容器５２は、例えば透明な材質（ガラス、プラスチック等）でなり、箱型に形成されている。上部容器５２には、上部容器５２の下面５２ａ（図１）側で下方に向かって開口する直方体状の開口部５２ｂが形成されている。また、上部容器５２の上面５２ｃ側には圧子挿入穴５２ｄが形成されており、この圧子挿入穴５２ｄには圧子３８の先端部が挿入され、圧子３８の先端部は上部容器５２内に配置される。なお、図１では、上部容器５２内に挿入された圧子３８の一部を破線で表している。
As shown in FIG. 4, the
図１に示すように、上部容器５２は、下部容器４の開口部４ｂに挿入可能な大きさに形成されており、平面視で下部容器４の開口部４ｂの内側に配置されている。また、上部容器５２の開口部５２ｂ（図４）は、支持ユニット６を収容可能な大きさに形成されている。そのため、圧子移動ユニット４０によって押圧ユニット２６を下方に移動させると、上部容器５２が下部容器４の開口部４ｂに挿入され、支持ユニット６の上側が上部容器５２によって覆われる。
As shown in FIG. 1, the
図１に示すように、上部容器５２の側壁５２ｅには、気体供給管挿入穴５２ｆが設けられている。図４に示すように、この気体供給管挿入穴５２ｆには、圧子３８の側面、及び、周囲に気体噴射してエアブローを行うための供給するための気体供給管５６が挿通される。気体供給管５６は可撓性のある樹脂製のチューブにて構成することができ、気体供給ユニット５４のバルブ５８を介して気体供給源６０と接続される。
As shown in FIG. 1, a gas supply
図１に示すように、下部容器４の底部には、下部容器４の開口部４ｂの底から下部容器４の下面（底面）４ｃに貫通する破片排出口４ｄが形成されている。この破片排出口４ｄには、下部容器４の内部に存在する試験片の破片を排出する破片排出ユニット６２が接続されている。
As shown in FIG. 1, a
図１に示すように、破片排出ユニット６２は、試験片の破片を排出するための経路を構成する破片排出路６４を備える。破片排出路６４の一端側は破片排出口４ｄに接続され、破片排出路６４の他端側はバルブ６６を介して吸引源６８に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
図１に示すように、破片排出路６４中には、試験片の破片を回収する破片回収部７０が設けられている。破片回収部７０は、フィルター等によって構成されており、破片排出路６４を通過する試験片の破片を捕獲する。バルブ６６を開くと、下部容器４の開口部４ｂの内部に散乱する試験片の破片が破片排出口４ｄから吸引され、破片回収部７０で回収される。
As shown in FIG. 1, a
図１に示すように、下部容器４の後方側には撮像ユニット（カメラ）７２が設けられており、下部容器４の前方側には撮像ユニット７２に向かって光を照射する光源７４が設けられている。撮像ユニット７２及び光源７４の位置は、支持ユニット６によって支持された試験片や圧子３８の先端部等を撮像ユニット７２によって撮像可能となるように調整される。
As shown in FIG. 1, an imaging unit (camera) 72 is provided on the rear side of the
光源７４から光を照射しつつ撮像ユニット７２で圧子３８の先端部を撮影することにより、試験片が圧子３８で押圧されている様子や、圧子３８の先端部の状態（異物の付着の有無、欠けの有無等）を観察できる。ただし、撮像ユニット７２による撮像が十分に明るい環境下で行われる場合には、光源７４を省略してもよい。
By photographing the tip of the
図１に示すように、また、試験装置２を構成する各構成要素は、試験装置２の動作を制御するコントローラ２００と接続されている。図５はコントローラ２００の構成例を示すものであり、このコントローラ２００により、支持部移動機構１４、荷重計測ユニット３２、圧子移動ユニット４０、気体供給ユニット５４、破片排出ユニット６２、撮像ユニット７２、光源７４等の動作が制御される。
As shown in FIG. 1, each component constituting the test device 2 is connected to a
図５に示すように、特に本発明に係るコントローラ２００の構成として、図１に示される圧子３８及び一対の支持部８ｂの位置を検出するための位置検出部２０１、一対の支持部８ｂの間の中央位置を算出する算出部２０２、スピーカー３０１から発生させる音声の調子を設定する音調設定部２０３、スピーカー３０１の音量等を制御するスピーカー制御部２０４、を有する。
As shown in FIG. 5, particularly as a configuration of the
更に、特に本発明に係るコントローラ２００の構成として、圧子３８（図１）を上下に移動させる圧子移動ユニット４０（図１）の動作制御をする圧子移動制御部２０５、一対の支持部８ｂ（図３）を左右に移動させる支持部移動機構１４（図２）の移動制御をする支持部移動制御部２０６、撮像ユニット７２による圧子と支持部の撮像を制御する撮像制御部２０７、を有する。
Further, as a configuration of the
図５に示すように、コントローラ２００には、音声を作業者に聞かせるためのスピーカー３０１と、各種情報が表示されとともに作業者に入力操作を可能とする表示モニタ３０２と、が接続される。表示モニタ３０２は、例えば、図１に示すように、タッチパネルにより構成することすることができる。なお、入力操作を行うための操作部が表示モニタとどく独立して設けられ、表示モニタには表示のみが行われることとしてもよい。
As shown in FIG. 5, the
次に、以上の構成による強度の測定について説明する。
図６（Ａ）に示すように、圧子３８を下降させ、先端部３８ａにて試験片１１の上面を押圧する。この際に圧子３８にかかる荷重（Ｚ軸方向の力）が、荷重計測器３２（図３）によって測定される。
Next, the strength measurement based on the above configuration will be described.
As shown in FIG. 6A, the
図６（Ｂ）に示すように、圧子３８が更に下降すると、試験片１１が圧子３８によって更に押圧され、試験片１１を支持する接触部材１２が変形するとともに試験片１１が撓む。その結果、試験片１１の下面側が支持台８の支持部８ｂと接触する。試験片１１が支持部８ｂと接触すると、試験片１１が一対の支持部８ｂによって支持され、試験片１１を押圧する圧子３８にかかる荷重が増大する。
As shown in FIG. 6B, when the
図６（Ｃ）に示すように、圧子３８が更に下降すると、試験片１１がさらに撓んで試験片１１が破壊される。試験片１１が破壊されると、荷重計測器３２（図３）によって測定される荷重が最大値からゼロに減少する。そのため、荷重計測器３２によって測定された荷重の値の変化から、試験片１１が破壊されたタイミングを検出できる。また、荷重計測器３２によって測定された荷重の最大値が、試験片１１の強度に対応する。
As shown in FIG. 6C, when the
具体的には、圧子３８にかかる荷重の最大値、一対の支持部８ｂの上端間の距離、試験片１１の寸法に基づき、試験片１１の抗折強度（曲げ応力値）が算出される。試験片１１を押圧する圧子３８にかかる荷重の最大値をＷ［Ｎ］、一対の支持部８ｂの上端間の距離をＬ［ｍｍ］、試験片１１の幅（一対の支持部８ｂを結ぶ直線と垂直な方向（Ｙ軸方向）における試験片１１の長さ）をｂ［ｍｍ］、試験片１１の厚さをｈ［ｍｍ］とすると、試験片１１の抗折強度（曲げ応力値）σは、以下の式で表される。
抗折強度σ＝３ＬＷ／２ｂｈ２ （式１）
（Ｌ：支点間距離ｍｍ、Ｗ：圧子荷重値Ｎ、ｂ：試験片幅ｍｍ、ｈ：試験片厚みｍｍ）
Specifically, the bending strength (bending stress value) of the
Folding strength σ = 3LW / 2bh 2 (Equation 1)
(L: distance between fulcrums mm, W: indenter load value N, b: test piece width mm, h: test piece thickness mm)
次に、図８に示すフローチャートに示されるように、圧子の正確な位置調整を行う方法について、説明する。
以下の実施例では、図７に示される構成において、圧子３８を移動させて圧子３８の位置調整をするのではなく、一対の支持台８（支持部８ｂ）を移動させることよって、圧子と支持台８（支持部８ｂ）の相対位置を調整するものである。なお、この逆に、圧子３８を移動させて圧子３８の位置調整をすることとしてもよい。
Next, as shown in the flowchart shown in FIG. 8, a method for accurately adjusting the position of the indenter will be described.
In the following embodiment, in the configuration shown in FIG. 7, the indenter and the support are supported by moving the pair of support bases 8 (
＜撮像画像形成ステップＳ１＞
図９に示すように、圧子３８と一対の支持部８ｂが映される撮像画像８０を形成するステップである。
<Captured image formation step S1>
As shown in FIG. 9, it is a step of forming an image captured
より具体的には、撮像制御部２０７（図５）が撮像ユニット７２（図１）を起動し、圧子３８と一対の支持部８ｂ，８ｂを含む領域を撮像して撮像画像８０を取得する。この撮像画像８０は、表示モニタ３０２に表示されるものであり、静止画像とするほか、撮像エリアがリアルタイムで更新される動画などであってもよい。
More specifically, the imaging control unit 207 (FIG. 5) activates the imaging unit 72 (FIG. 1) to image a region including the
また、撮像画像８０においては、圧子３８の中央位置３８ｃを示す補助線３８ｈと、一対の支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃを示す補助線８ｈ、が表示されることが好ましい。この補助線３８ｈ,８ｈが表示されることにより、作業者は各中央位置３８ｈ,８ｈを容易に認識することができる。
Further, in the captured
＜算出ステップＳ２＞
図９に示すように、撮像画像８０から一対の支持部８ｂ，８ｂのそれぞれの位置と、圧子３８の中央位置３８ｃと、を検出するとともに、一対の支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃを算出する算出ステップである。
<Calculation step S2>
As shown in FIG. 9, the positions of the pair of
より具体的には、まず、位置検出部２０１（図５）が撮像画像８０に基づき、圧子３８及び一対の支持部８ｂ，８ｂの位置を検出する。ここで、圧子３８の位置は、例えば圧子３８の最も低い箇所を検出することで規定できる。また、各支持部８ｂ，８ｂの位置は、例えば支持部８ｂ，８ｂの最も高い箇所を検出することで規定できる。
More specifically, first, the position detection unit 201 (FIG. 5) detects the positions of the
次いで、算出部２０２（図５）が、各支持部８ｂ，８ｂの位置に基づいて、支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃを算出する。なお、支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃや、圧子３８の中央位置３８ｃは、Ｘ軸方向の座標によって定義することができる。
Next, the calculation unit 202 (FIG. 5) calculates the
＜調整ステップＳ３＞
図９に示すように、算出ステップＳ２で検出した圧子３８の位置と、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃと、に基づいて、圧子３８を一対の支持部８ｂ，８ｂの中央に位置付けるステップである。
<Adjustment step S3>
As shown in FIG. 9, a step of positioning the
より具体的には、支持部移動制御部２０６（図５）は、図７に示すように、支持部移動機構１４（パルスモータ２２）を駆動して支持台８，８を移動させ、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃを圧子３８の中央位置３８ｃに一致させる位置調整を実行する。
More specifically, as shown in FIG. 7, the support unit movement control unit 206 (FIG. 5) drives the support unit movement mechanism 14 (pulse motor 22) to move the
図７及び、図９の例では、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃと、圧子３８の中央位置３８ｃの間において、ズレ量Ｄが存在しており、このズレ量Ｄがゼロになるように、支持台８，８が移動されるものである。
In the examples of FIGS. 7 and 9, a deviation amount D exists between the
なお、図７及び図９に示すように、各支持部８ｂ，８ｂの間の距離である支点間距離Ｌは、試験片の種別によって予め規定されるものであり、この支点間距離Ｌを維持したままで両支持台８，８がＸ軸方向に移動される。
As shown in FIGS. 7 and 9, the distance L between the fulcrums, which is the distance between the
この調整ステップＳ３は、作業者が表示モニタ３０２の操作に基づき、支持部移動制御部２０６が支持部移動機構１４の駆動と停止を行うことで、自動で位置調整を完了させることができる。この場合、表示モニタ３０２には、調整実行ボタン３１０を表示させる形態などが考えられる。
In this adjustment step S3, the position adjustment can be automatically completed by the operator driving and stopping the support
この他、作業者が表示モニタ３０２の撮像画像８０を見ながらマニュアル操作によって支持部移動機構１４に指令を送り、位置調整が実行されることとしてもよい。この場合、表示モニタ３０２には、例えば、支持部移動機構１４を左右（Ｘ軸方向）に移動させるための移動操作ボタン３１１を表示させる形態などが考えられる。
In addition, the operator may manually operate the support
＜音声ガイドステップＳ４＞
図９において、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃと、圧子３８の中央位置３８ｃが一致した際に、音声を出力するステップである。
<Voice guide step S4>
In FIG. 9, it is a step of outputting sound when the
より具体的には、図５に示すように、スピーカー制御部２０４は、調整ステップＳ３が完了した際に、音源記憶部に予め記憶された音声をスピーカー３０１から出力させる。これにより、音声によって位置調整が完了したことを作業者は認識することができる。
More specifically, as shown in FIG. 5, the
また、上述したように、作業者によるマニュアル操作による場合は、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃと、圧子３８の中央位置３８ｃが一致したことを、目視でなく音で確認することができるようになり、位置調整の作業性を向上することができる。
Further, as described above, in the case of manual operation by an operator, it is possible to confirm by sound rather than visually that the
＜音調設定ステップＳ５＞
さらに、音声ガイドステップＳ４において、図９に示すように、両支持部８ｂ，８ｂの中央位置８ｃが、圧子３８の中央位置３８ｃに近づくに連れて音調が変化する、音調設定ステップを実施するととしてもよい。即ち、ズレ量Ｄに応じて音調を変更するものである。
<Tone setting step S5>
Further, in the voice guide step S4, as shown in FIG. 9, it is assumed that the tone setting step is performed in which the tone changes as the
より具体的には、図５に示すように、音調設定部２０３により、例えば、ズレ量Ｄが少なくなるにつれて音を高くする、リズムを変更することや、ズレ量Ｄがゼロになったときに音調の異なる音声を出力するものである。
More specifically, as shown in FIG. 5, the
これによれば、作業者に対し、位置調整の進行の度合いをより解りやすく認識させることが可能となる。また、ズレ量Ｄがゼロになったことを音声のみで認識することが可能となり、目視による確認が不要となる。 According to this, it becomes possible for the operator to recognize the degree of progress of the position adjustment in an easy-to-understand manner. Further, it becomes possible to recognize that the deviation amount D has become zero only by voice, and visual confirmation becomes unnecessary.
以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図１、図７，及び図９に示すように、
所定の間隔を有して配設され、試験片１１の下面を支持する一対の支持部８ｂと、
支持部８ｂより上方且つ一対の支持部８ｂの間に配置された圧子３８と、
一対の支持部８ｂで支持された試験片１１に対して圧子３８を相対的に近接移動させる圧子移動ユニット４０と、
圧子３８が一対の支持部８ｂで支持された試験片１１を押圧する荷重を計測する荷重計測器３２と、
を備えた試験装置２において、
一対の支持部８ｂの中央位置８ｃに圧子３８を位置付ける試験装置２の調整方法であって、
圧子３８と一対の支持部８ｂを撮像し撮像画像８０を形成する撮像画像形成ステップと、
撮像画像８０から一対の支持部８ｂのそれぞれの位置と、圧子３８の位置と、を検出するとともに、一対の支持部８ｂのそれぞれの位置から支持部８ｂの中央位置８ｃを算出する算出ステップと、
算出ステップで検出した圧子３８の位置と、中央位置８ｃと、に基づいて、圧子３８を一対の支持部８ｂの中央位置８ｃに位置付ける調整ステップと、を有する試験装置２の調整方法とするものである。
The present invention can be carried out as described above.
That is, as shown in FIGS. 1, 7, and 9.
A pair of
An
An
A
In the test apparatus 2 provided with
It is an adjustment method of the test apparatus 2 that positions the
An imaging image forming step of imaging an
A calculation step of detecting each position of the pair of
It is an adjustment method of the test apparatus 2 having an adjustment step of positioning the
これにより、圧子３８の位置と一対の支持部８ｂの中央位置８ｃを検出し、検出した位置に基づいて調整が行われるため、目視や手作業による実測で位置合わせをするよりも、より高精度、かつ、容易に位置調整を行うことができる。
As a result, the position of the
また、図７及び図９に示すように、中央位置８ｃと圧子３８の位置のズレ量Ｄに応じて出力される音声が変調するように音調を設定する音調設定ステップを更に有し、
調整ステップでは、圧子３８の位置が中央位置８ｃに一致した時の音声の検出によって圧子３８が一対の支持部８ｂの中央位置８ｃに位置付けられたこと判断可能とする、こととする。
Further, as shown in FIGS. 7 and 9, the tone setting step further includes a tone setting step for setting the tone so that the output sound is modulated according to the deviation amount D between the
In the adjustment step, it is possible to determine that the
これにより、作業者は、ズレ量Ｄがゼロになり位置調整が完了したことを音声のみで認識することが可能となり、目視による確認が不要となる。 As a result, the operator can recognize that the deviation amount D becomes zero and the position adjustment is completed only by voice, and visual confirmation becomes unnecessary.
また、図５に示すように、試験装置２は、一対の支持部８ｂを圧子３８に対して相対移動させる支持部移動機構１４を備え、調整ステップでは、算出ステップで検出した圧子３８の位置と、中央位置８ｃと、に基づいて、支持部移動機構１４で一対の支持部８ｂの中央位置８ｃに圧子３８を位置付ける、こととするものである。
Further, as shown in FIG. 5, the test device 2 includes a support
この方法によれば、自動で位置調整を完了させることができる。 According to this method, the position adjustment can be completed automatically.
また、図１、図５、図７、及び図９に示すように、
試験片１１の強度を測定する試験装置２であって、
所定の間隔を有して配設され、試験片１１の下面を支持する一対の支持部８ｂと、
支持部８ｂより上方且つ一対の支持部８ｂの間に配置された圧子３８と、
一対の支持部８ｂで支持された試験片１１に対して圧子３８を相対的に近接移動させる圧子移動ユニット４０と、
圧子３８が一対の支持部８ｂで支持された試験片１１を押圧する荷重を計測する荷重計測器３２と、
一対の支持部８ｂと圧子３８を撮像する撮像ユニット７２と、
撮像ユニット７２の撮像画像８０を表示する表示モニタ３０２と、
少なくとも圧子移動ユニット４０を制御するコントローラ２００と、を備え、
コントローラ２００は、撮像画像８０から一対の支持部８ｂのそれぞれの位置と、圧子３８の位置と、を検出する位置検出部２０１と、位置検出部２０１で検出した一対の支持部８ｂのそれぞれの位置から支持部８ｂの中央位置８ｃを算出する算出部２０２と、を有する、試験装置２とするものである。
Further, as shown in FIGS. 1, 5, 7, and 9.
A test device 2 for measuring the strength of the
A pair of
An
An
A
An
A
A
The
これにより、圧子３８の位置と一対の支持部８ｂの中央位置８ｃを検出し、検出した位置に基づいて調整が行われるため、目視や手作業による実測で位置合わせをするよりも、より高精度、かつ、容易に位置調整を行うことができる。
As a result, the position of the
また、図１、図５、図７、及び図９に示すように、
音声を発するスピーカー３０１を更に備え、
コントローラ２００は、中央位置８ｃと圧子３８の位置のズレ量Ｄに応じて中央位置８ｃ圧子３８音声が変調するように音調を設定する音調設定部２０３を有する、こととするものである。
Further, as shown in FIGS. 1, 5, 7, and 9.
Further equipped with a
The
これにより、作業者は、ズレ量Ｄがゼロになり位置調整が完了したことを音声のみで認識することが可能となり、目視による確認が不要となる。 As a result, the operator can recognize that the deviation amount D becomes zero and the position adjustment is completed only by voice, and visual confirmation becomes unnecessary.
また、図１、図５、図７、及び図９に示すように、
一対の支持部８ｂを圧子３８に対して第一方向に相対移動させる支持部移動機構１４を更に備え、
コントローラ２００は、位置検出部２０１で検出した圧子３８の位置と、算出部２０２で算出した中央位置８ｃと、に基づいて、支持部移動機構１４を制御して一対の支持部８ｂの中央位置８ｃに圧子３８を位置付ける、構成とするものである。
Further, as shown in FIGS. 1, 5, 7, and 9.
Further, a support
The
この構成によれば、自動で位置調整を完了させることができる。 According to this configuration, the position adjustment can be completed automatically.
２ 試験装置
６ 支持ユニット
８ 支持台
８ｂ 支持部
８ｃ 中央位置
１１ 試験片
１４ 支持部移動機構
２０ ボールネジ
２２ パルスモータ
３０ 支持部材
３２ 荷重計測ユニット
３２ 荷重計測器
３８ 圧子
３８ａ 先端部
３８ｃ 中央位置
３８ｈ 補助線
７２ 撮像ユニット
８０ 撮像画像
２００ コントローラ
２０１ 位置検出部
２０２ 算出部
２０３ 音調設定部
２０４ スピーカー制御部
２０５ 圧子移動制御部
２０６ 支持部移動制御部
２０７ 撮像制御部
３０１ スピーカー
３０２ 表示モニタ
Ｄ ズレ量
Ｌ 支点間距離
2
Claims (6)
該支持部より上方且つ一対の該支持部の間に配置された圧子と、
一対の該支持部で支持された該試験片に対して該圧子を相対的に近接移動させる圧子移動ユニットと、
該圧子が一対の該支持部で支持された試験片を押圧する荷重を計測する荷重計測器と、
を備えた試験装置において、
一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける試験装置の調整方法であって、
該圧子と一対の該支持部を撮像し撮像画像を形成する撮像画像形成ステップと、
該撮像画像から一対の該支持部のそれぞれの位置と、該圧子の位置と、を検出するとともに、一対の該支持部のそれぞれの位置から該支持部の中央位置を算出する算出ステップと、
該算出ステップで検出した該圧子の位置と、該中央位置と、に基づいて、該圧子を一対の該支持部の中央位置に位置付ける調整ステップと、を有する試験装置の調整方法。 A pair of support portions that are arranged at predetermined intervals and support the lower surface of the test piece,
An indenter placed above the support and between the pair of supports,
An indenter moving unit that moves the indenter relatively close to the test piece supported by the pair of supporting portions, and an indenter moving unit.
A load measuring instrument that measures the load with which the indenter presses the test piece supported by the pair of supports, and
In a test device equipped with
A method of adjusting a test device that positions the indenter at the center position of the pair of supports.
An imaging image forming step of imaging the indenter and the pair of supports to form an imaging image,
A calculation step of detecting each position of the pair of the support portion and the position of the indenter from the captured image and calculating the central position of the support portion from each position of the pair of the support portion.
A method of adjusting a test apparatus having an adjusting step of positioning the indenter at the center position of a pair of the support portions based on the position of the indenter detected in the calculation step and the center position.
該調整ステップでは、該圧子の位置が該中央位置に一致した時の音声の検出によって該圧子が一対の該支持部の中央位置に位置付けられたこと判断可能とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の試験装置の調整方法。 It further has a tone setting step of setting the tone so that the output sound is modulated according to the amount of deviation between the center position and the position of the indenter.
In the adjustment step, it is possible to determine that the indenter is positioned at the center position of the pair of the support portions by detecting the sound when the position of the indenter coincides with the center position.
The method for adjusting a test apparatus according to claim 1, wherein the test apparatus is adjusted.
該調整ステップでは、該算出ステップで検出した該圧子の位置と、該中央位置と、に基づいて、該支持部移動機構で一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試験装置の調整方法。 The test device includes a support moving mechanism that moves a pair of the supports relative to the indenter.
In the adjustment step, the indenter is positioned at the center position of the pair of the support portions by the support portion moving mechanism based on the position of the indenter detected in the calculation step and the center position.
The method for adjusting a test apparatus according to claim 1 or 2, wherein the test apparatus is adjusted.
所定の間隔を有して配設され、試験片の下面を支持する一対の支持部と、
該支持部より上方且つ一対の該支持部の間に配置された圧子と、
一対の該支持部で支持された試験片に対して該圧子を相対的に近接移動させる圧子移動ユニットと、
該圧子が一対の該支持部で支持された試験片を押圧する荷重を計測する荷重計測器と、
一対の該支持部と該圧子を撮像する撮像ユニットと、
該撮像ユニットの撮像画像を表示する表示モニタと、
少なくとも該圧子移動ユニットを制御するコントローラと、を備え、
該コントローラは、該撮像画像から一対の該支持部のそれぞれの位置と、該圧子の位置と、を検出する位置検出部と、該位置検出部で検出した一対の該支持部のそれぞれの位置から該支持部の中央位置を算出する算出部と、を有する、試験装置。 A test device that measures the strength of a test piece.
A pair of support portions that are arranged at predetermined intervals and support the lower surface of the test piece,
An indenter placed above the support and between the pair of supports,
An indenter moving unit that moves the indenter relatively close to a test piece supported by the pair of supporting portions, and an indenter moving unit.
A load measuring instrument that measures the load with which the indenter presses the test piece supported by the pair of supports, and
A pair of supporting portions, an imaging unit for imaging the indenter, and an imaging unit.
A display monitor that displays the captured image of the imaging unit, and
At least a controller for controlling the indenter moving unit is provided.
The controller is from a position detection unit that detects the position of each pair of the support portions and the position of the indenter from the captured image, and from each position of the pair of the support portions detected by the position detection unit. A test apparatus having a calculation unit for calculating the central position of the support portion.
該コントローラは、該中央位置と該圧子の位置のズレ量に応じて音声が変調するように音調を設定する音調設定部を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の試験装置。 With more speakers to emit sound
The controller has a tone setting unit that sets the tone so that the voice is modulated according to the amount of deviation between the center position and the position of the indenter.
The test apparatus according to claim 4.
該コントローラは、該位置検出部で検出した該圧子の位置と、該算出部で算出した該中央位置と、に基づいて、該支持部移動機構を制御して一対の該支持部の中央位置に該圧子を位置付ける、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の試験装置。
Further provided with a support moving mechanism for moving the pair of supports relative to the indenter in the first direction.
The controller controls the support portion moving mechanism based on the position of the indenter detected by the position detection unit and the center position calculated by the calculation unit to reach the center position of the pair of support portions. Position the indenter,
The test apparatus according to claim 4 or 5.
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