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JP2011247842A - Hardness tester - Google Patents

Hardness tester Download PDF

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JP2011247842A
JP2011247842A JP2010123791A JP2010123791A JP2011247842A JP 2011247842 A JP2011247842 A JP 2011247842A JP 2010123791 A JP2010123791 A JP 2010123791A JP 2010123791 A JP2010123791 A JP 2010123791A JP 2011247842 A JP2011247842 A JP 2011247842A
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JP
Japan
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test piece
indenter
optical path
mounting table
objective lens
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010123791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Terutsugu Matsubara
輝次 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hardness tester which is capable of easily observing an indenter and a test piece from the side by utilizing a camera for photographing an indentation.SOLUTION: The hardness tester includes: an indenter lifting mechanism which lifts and lowers an indenter 21 to form an indentation on a surface of a test piece 100; an objective lens 20 for observing the indentation from above; a monitoring camera 17 for photographing the indentation; a revolver 20 which moves one of the indenter 21 and the objective lens 22 to a position facing the test piece 100; an observing lens 31 for observing the indenter 21 and the test piece 100 from the side; and an optical path switching mechanism which selectively forms a first optical path through which the monitoring camera 17 photographs the indentation from above via the objective lens 22 and a second optical path through which the monitoring camera 17 observes the indenter 21 and the test piece 100 from the side via the observing lens 31.

Description

この発明は、試験片の硬度を測定する硬度試験機に関する。   The present invention relates to a hardness tester for measuring the hardness of a test piece.

このような硬度試験機としては、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。このような硬度試験機においては、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リボルバーとを備えている。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。   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 measurements on the test piece An XY stage that sequentially moves the test piece to form an indentation at a 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 revolver that switches the two so as 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. Observe using.

このような硬度試験機においては、試験片に対して圧子により圧痕を形成し、この圧痕の深さにより試験片の硬度を測定することから、圧子により圧痕を形成する計測点を試験片上において設定する必要がある。この場合、リボルバーを回転して圧子と対物レンズとを切り換え、オペレータが接眼レンズや拡大されたモニタを観察するとともに、試験片の全体像を直接観察しながら、移動機構により試験片を移動して計測点の設定を行っている。   In such a hardness tester, an indentation is formed on the test piece by the indenter, and the hardness of the test piece is measured by the depth of the indentation, so that the measurement point for forming the indentation by the indenter is set on the test piece. There is a need to. In this case, the revolver is rotated to switch between the indenter and the objective lens, and the operator observes the eyepiece and the enlarged monitor and moves the test piece by the moving mechanism while directly observing the whole image of the test piece. Measurement points are set.

また、特許文献1には、リボルバーに試験片の像を試験片の側方に反射するためのミラーを設けるとともに、このミラーにより反射された試験片の反射像を撮像可能な位置にモニタ用カメラを設け、このモニタ用カメラにより撮像された試験片の反射像をモニタに表示する硬度計が開示されている。   In Patent Document 1, a revolver is provided with a mirror for reflecting the image of the test piece to the side of the test piece, and a monitor camera is provided at a position where the reflected image of the test piece reflected by the mirror can be imaged. And a hardness meter that displays a reflection image of a test piece imaged by the monitor camera on a monitor is disclosed.

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

ところで、このような硬度試験機においては、試験直前において圧子と試験片とが極めて近接した高さ位置に配置される。このため、圧子と試験片との干渉を避けるため、圧子と試験片との状態を側方から観察することが好ましい。また、試験中においても、圧子と試験片との位置関係や、圧子による試験片の押圧状態を側方から観察することが好ましい。しかしながら、圧子と試験片とを目視により確認することは困難である。   By the way, in such a hardness tester, the indenter and the test piece are arranged at a very close height immediately before the test. For this reason, in order to avoid interference with an indenter and a test piece, it is preferable to observe the state of an indenter and a test piece from the side. Also during the test, it is preferable to observe the positional relationship between the indenter and the test piece and the pressing state of the test piece by the indenter from the side. However, it is difficult to visually confirm the indenter and the test piece.

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、圧痕を撮影するためのカメラを利用して圧子と試験片とをその側方から容易に観察することが可能な硬度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-mentioned problems, and it is possible to easily observe an indenter and a test piece from the side by using a camera for photographing an indentation while having a simple configuration. An object is to provide a possible hardness tester.

請求項1に記載の発明は、試験片を載置する載置台と、前記載置台を移動させる移動機構と、圧子と、前記圧子を昇降させることにより、前記載置台に載置された試験片に対して試験力を付与して、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子昇降機構と、前記試験片に形成された圧痕をその上方から観察するための対物レンズと、前記対物レンズを介して前記圧痕を撮影するためのカメラと、前記圧子と前記対物レンズとを支持して回転することにより、前記圧子または前記対物レンズのいずれか一方を、前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動させる回転部材と、前記圧子と前記載置台に載置された試験片とをその側方から観察するための観察用レンズと、前記回転部材の回転に伴って、前記カメラが前記対物レンズを介して前記圧痕をその上方から撮影するための第1の光路と、前記カメラが前記観察用レンズを介して前記圧子および前記試験片をその側方から観察するための第2の光路とを選択的に形成する光路切替機構とを備えたことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a mounting table for mounting the test piece, a moving mechanism for moving the mounting table, an indenter, and a test piece mounted on the mounting table by moving the indenter up and down. An indenter lifting mechanism for forming an indentation on the surface of the test piece, an objective lens for observing the indentation formed on the test piece from above, and the objective lens A test in which either the indenter or the objective lens is placed on the mounting table by rotating while supporting the indenter and the objective lens, and a camera for photographing the indentation via A rotating member to be moved to a position facing the piece, an observation lens for observing the indenter and the test piece placed on the mounting table from the side, and rotation of the rotating member, The camera passes through the objective lens A first optical path for photographing the indentation from above, and a second optical path for the camera to observe the indenter and the test piece from the side through the observation lens. And an optical path switching mechanism.

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、前記光路切替機構は、前記回転部材の回転に伴って、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記試験片と前記カメラとの間に進入する移動反射部材と、前記観察用レンズに入射した前記圧子および前記試験片からの反射光を、前記移動反射部材に向けて反射するための複数の固定反射部材とを備え、前記第2光路は、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記移動反射部材および前記複数の固定反射部材により形成される。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the optical path switching mechanism is configured such that the indenter faces the test piece placed on the mounting table as the rotating member rotates. The movable reflecting member that enters between the test piece and the camera, and the reflected light from the indenter and the test piece that has entered the observation lens are reflected toward the moving reflective member. A plurality of fixed reflecting members, and when the indenter moves to a position facing the test piece placed on the mounting table, the second reflecting path and the plurality of fixed reflecting members It is formed by a reflecting member.

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、前記観察用レンズは、前記対物レンズが前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに形成される、前記試験片から前記対物レンズを介して前記カメラに至る第1の光路と直行する方向に光軸を有し、前記固定反射部材は、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記観察用レンズに入射した前記圧子および前記試験片からの反射光を前記第1の光路と平行な方向に反射する第1の固定プリズムと、前記第1の固定プリズムにより反射された前記圧子および前記試験片からの反射光を前記第1の光路と直行する方向に反射する第2の固定プリズムとから構成されるとともに、前記移動反射部材は、前記第2の固定プリズムにより反射された前記圧子および前記試験片からの反射光を、前記第1の光路に沿って前記カメラに入射させる方向に反射させる移動プリズムから構成される。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the observation lens is formed when the objective lens moves to a position facing the test piece placed on the mounting table. The fixed reflecting member includes an optical axis in a direction orthogonal to a first optical path from the test piece to the camera through the objective lens, and the fixed reflecting member includes the test piece on the mounting table. A first fixed prism that reflects reflected light from the indenter and the test piece incident on the observation lens in a direction parallel to the first optical path when moved to an opposing position; The inflector reflected by the fixed prism and a second fixed prism that reflects light reflected from the test piece in a direction orthogonal to the first optical path, and the movable reflecting member includes the second reflecting prism By the fixed prism The reflected light from the reflected the indenter and the test piece, and a moving prism for reflecting in the direction to be incident on the camera along the first optical path.

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、前記回転部材は、互いに倍率の異なる複数の対物レンズを支持して回転することにより、前記複数の対物レンズのうちの一つを、前記第1光路に対応する位置に選択的に移動させる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the rotating member supports and rotates a plurality of objective lenses having different magnifications, thereby rotating one of the plurality of objective lenses. Is selectively moved to a position corresponding to the first optical path.

請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記圧子昇降機構はソレノイドを有し、電磁力により前記圧子を昇降させて前記載置台に載置された試験片に対して試験力を付与する。   The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the indenter elevating mechanism has a solenoid, and the indenter is moved up and down by electromagnetic force to the test piece placed on the mounting table. Give test power.

請求項1に記載の発明によれば、圧痕を撮影するための第1の光路と試験片を観察するための第2の光路とを選択的に形成する光路切替機構の作用により、簡単な構成でありながら、圧痕を撮影するためのカメラを利用して圧子と試験片とをその側方から容易に観察することが可能となる。   According to the first aspect of the invention, a simple configuration is achieved by the action of the optical path switching mechanism that selectively forms the first optical path for photographing the indentation and the second optical path for observing the test piece. However, it is possible to easily observe the indenter and the test piece from the side by using a camera for photographing the indentation.

請求項2に記載の発明によれば、移動反射部材と複数の固定反射部材との作用により、回転部材の回転に伴って第1光路と第2光路との切替を容易に実行することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily switch between the first optical path and the second optical path with the rotation of the rotating member by the action of the movable reflecting member and the plurality of fixed reflecting members. It becomes.

請求項3に記載の発明によれば、観察用レンズにより撮影した試験片からの反射光を、第1、第2の固定プリズムによって偏向した後、移動プリズムにより第1の光路に沿ってカメラに入射させることにより、回転部材の回転に伴って、圧子と試験片との側方からの画像をカメラに入射させることが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, after the reflected light from the test piece photographed by the observation lens is deflected by the first and second fixed prisms, it is applied to the camera along the first optical path by the moving prism. By making it enter, it becomes possible to make the image from the side of an indenter and a test piece enter into a camera with rotation of a rotating member.

請求項4に記載の発明によれば、回転部材の回転に伴って、倍率の異なる複数の対物レンズの作用により、異なるサイズで圧痕を表示することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to display indentations with different sizes by the action of a plurality of objective lenses having different magnifications as the rotating member rotates.

請求項5に記載の発明によれば、ソレノイドの作用により圧子を昇降させ、所望の押圧力で圧痕を形成することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to raise and lower the indenter by the action of the solenoid and form an indentation with a desired pressing force.

この発明に係る硬度試験機の概要図である。1 is a schematic diagram of a hardness tester according to the present invention. リボルバー20付近の拡大図である。It is an enlarged view of the revolver 20 vicinity. リボルバー20に支持された圧子21等の配置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the indenter 21 grade | etc., Supported by the revolver 20. FIG. 光路切替機構等を模式的に示す概要図である。It is a schematic diagram which shows typically an optical path switching mechanism etc. 光路切替機構等を模式的に示す概要図である。It is a schematic diagram which shows typically an optical path switching mechanism etc.

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、この発明に係る硬度試験機の概要図である。また、図2は、リボルバー20付近の拡大図である。   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 revolver 20.

この硬度試験機は、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。   The hardness tester includes a table 11 and an XY stage 12 as a mounting table that is 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.

また、この硬度試験機は、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に入射させるためのハーフミラー35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リボルバー20とを備える。このリボルバー20は、つまみ26を操作することにより、鉛直方向を向く軸を中心に回転する。さらに、この硬度試験機は、XYステージ12上に載置された試験片100を照明するための、図示を省略した照明光学系を備える。   The hardness tester also includes an eyepiece 16 for observing the test piece 100, a monitor camera 17 for photographing the test piece 100, and the reflected light from the test piece 100 for the eyepiece 16 and the monitor camera. A display unit 18 for displaying a magnified image of the test piece 100, and a revolver 20 as a rotating member that rotates while supporting an indenter 21 and an objective lens 22 described later. Prepare. The revolver 20 rotates about an axis that faces in the vertical direction by operating the knob 26. Further, the hardness tester includes an illumination optical system (not shown) for illuminating the test piece 100 placed on the XY stage 12.

図3は、リボルバー20に支持された圧子21等の配置を示す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory view showing the arrangement of the indenter 21 and the like supported by the revolver 20.

リボルバー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21、対物レンズ22、対物レンズ23および対物レンズ24は、リボルバー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、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を配置してもよい。   The revolver 20 includes an indenter 21 for forming an indentation on the test piece 100 placed on the XY stage 12, a 50 × objective lens 22, a 10 × objective lens 23, and the test piece 100. An objective lens 24 for magnifying and observing is provided. The indenter 21, 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 revolver 20 rotates. In addition, instead of the objective lens 24 for observing the test piece 100 in its original size or enlarged, another indenter for forming an indentation having a shape different from the indentation by the indenter 21 may be arranged on the test piece 100. Good.

次に、この発明の特徴部分である光路切替機構等の構成について説明する。図4および図5は、光路切替機構等を模式的に示す概要図である。なお、図4は、圧子21がXYステージ12上に載置された試験片100と対向配置された状態を示し、図5は、対物レンズ22がXYステージ12上に載置された試験片100と対向配置された状態を示している。   Next, the configuration of the optical path switching mechanism and the like, which are features of the present invention, will be described. 4 and 5 are schematic views schematically showing the optical path switching mechanism and the like. 4 shows a state in which the indenter 21 is disposed to face the test piece 100 placed on the XY stage 12, and FIG. 5 shows the test piece 100 in which the objective lens 22 is placed on the XY stage 12. And shows a state of being opposed to each other.

上述したリボルバー20は回転軸25を中心に回転する。そして、この回転軸25には、移動反射部材としての移動プリズム32が固定されている。この移動プリズム32は、回転軸25が回転することにより、リボルバー20の回転と同期して移動する。そして、この移動プリズム32は、リボルバー20の回転に伴って、図4に示すXYステージ12上に載置された試験片100とモニタ用カメラ17との間に進入した位置と、図5に示すXYステージ12上に載置された試験片100とモニタ用カメラ17との間から退避した位置との間を移動可能となっている。   The revolver 20 described above rotates about the rotation shaft 25. A moving prism 32 as a moving reflecting member is fixed to the rotating shaft 25. The moving prism 32 moves in synchronization with the rotation of the revolver 20 by the rotation of the rotating shaft 25. The moving prism 32 is moved between the test piece 100 placed on the XY stage 12 shown in FIG. 4 and the monitor camera 17 as the revolver 20 rotates, and as shown in FIG. The test piece 100 placed on the XY stage 12 can move between a position retracted from the monitor camera 17 and the monitor camera 17.

リボルバー20の側方には、圧子21とXYステージ12上に載置された試験片100とをその側方から観察するための観察用レンズ31が配設されている。この観察用レンズ31は、XYステージ12上に載置された試験片100からモニタ用カメラ17に向かう光路と直交する方向にその光軸を有する。この観察用レンズ31の一端には、第1の固定プリズム33が配設されている。また、この第1の固定プリズム33および移動プリズム32と対向する位置には、第2の固定プリズム34が配設されている。   An observation lens 31 for observing the indenter 21 and the test piece 100 placed on the XY stage 12 from the side is disposed on the side of the revolver 20. The observation lens 31 has its optical axis in a direction perpendicular to the optical path from the test piece 100 placed on the XY stage 12 toward the monitor camera 17. A first fixed prism 33 is disposed at one end of the observation lens 31. A second fixed prism 34 is disposed at a position facing the first fixed prism 33 and the moving prism 32.

また、上述した軸25の外周部におけるリボルバー20の上方には、支持部材50が固定されている。この支持部材50におけるXYステージ12上に載置された試験片100とモニタ用カメラ17との間の位置には、管状部材43が配設されている。この管状部材43は、図示しない電流供給装置に接続されるソレノイド42を備えた負荷機構41と連結されている。このため、この管状部材43は、ソレノイド42に供給するに電力を制御することにより昇降する。   A support member 50 is fixed above the revolver 20 in the outer peripheral portion of the shaft 25 described above. A tubular member 43 is disposed at a position between the test piece 100 placed on the XY stage 12 and the monitor camera 17 in the support member 50. The tubular member 43 is coupled to a load mechanism 41 having a solenoid 42 connected to a current supply device (not shown). For this reason, the tubular member 43 moves up and down by controlling the power supplied to the solenoid 42.

リボルバー20が回転して、圧子21がXYステージ12上に載置された試験片100と対向する位置に配置されたときには、この圧子21の上方に付設された負荷伝達軸44は、管状部材43の下方に配置される。このため、この圧子21は負荷機構41の作用により昇降するとともに、ソレノイド42に供給する電力を制御することでXYステージ12上に載置された試験片100に対する試験力が制御される。   When the revolver 20 rotates and the indenter 21 is disposed at a position facing the test piece 100 placed on the XY stage 12, the load transmission shaft 44 provided above the indenter 21 is connected to the tubular member 43. It is arranged below. For this reason, the indenter 21 is moved up and down by the action of the load mechanism 41 and the test force applied to the test piece 100 placed on the XY stage 12 is controlled by controlling the power supplied to the solenoid 42.

次に、上述した硬度試験機により試験片100の硬度を測定する測定動作について説明する。   Next, a measurement operation for measuring the hardness of the test piece 100 using the above-described hardness tester will be described.

測定を行う場合には、試験片100をXYステージ12上に載置する。そして、マイクロメータ13、14を操作して、試験片100における測定領域を調整する。このときには、図1および図2に示すつまみ26を操作してリボルバー20を回転させることにより、原寸または拡大して観察するための対物レンズ24を試験片100と対向する位置に配置し、接眼レンズ16または表示部18により試験片100の表面を観察しながらマイクロメータ13、14を操作して、試験片100における測定領域を調整すればよい。   When performing measurement, the test piece 100 is placed on the XY stage 12. Then, the micrometers 13 and 14 are operated to adjust the measurement region in the test piece 100. At this time, by rotating the revolver 20 by operating the knob 26 shown in FIGS. 1 and 2, the objective lens 24 for observing the original size or enlarged is arranged at a position facing the test piece 100, and the eyepiece lens. The measurement area in the test piece 100 may be adjusted by operating the micrometers 13 and 14 while observing the surface of the test piece 100 with the display 16 or the display unit 18.

次に、再度、つまみ26を操作してリボルバー20を回転させることにより、図4に示すように、圧子21をXYステージ12上に載置された試験片100と対向する位置に配置する。   Next, by operating the knob 26 again to rotate the revolver 20, the indenter 21 is disposed at a position facing the test piece 100 placed on the XY stage 12 as shown in FIG. 4.

この状態においては、移動プリズム32および第1、第2の固定プリズム33、34により、第2の光路が形成される。すなわち、観察用レンズ31に入射した圧子21および試験片100からの反射光は、第1の固定プリズム33の作用により、XYステージ12上に載置された試験片100からモニタ用カメラ17に向かう光路と平行な方向に反射される。そして、この反射光は、第2の固定プリズム34の作用により、XYステージ12上に載置された試験片100からモニタ用カメラ17に向かう光路と直交する方向に反射され、移動プリズム32に入射する。しかる後、この反射光は、XYステージ12上に載置された試験片100からモニタ用カメラ17に向かう光路とに沿ってモニタ用カメラ17に入射する。このため、圧子21および試験片100を側面視した画像を、接眼レンズ16および表示部18に表示することが可能となる。   In this state, a second optical path is formed by the moving prism 32 and the first and second fixed prisms 33 and 34. That is, reflected light from the indenter 21 and the test piece 100 that has entered the observation lens 31 travels from the test piece 100 placed on the XY stage 12 to the monitor camera 17 by the action of the first fixed prism 33. Reflected in a direction parallel to the optical path. Then, the reflected light is reflected in a direction orthogonal to the optical path from the test piece 100 placed on the XY stage 12 to the monitor camera 17 by the action of the second fixed prism 34 and enters the moving prism 32. To do. Thereafter, the reflected light enters the monitoring camera 17 along the optical path from the test piece 100 placed on the XY stage 12 toward the monitoring camera 17. For this reason, it is possible to display an image of the indenter 21 and the test piece 100 in a side view on the eyepiece 16 and the display unit 18.

この状態で、昇降ハンドル15の作用により、XYステージ12を硬度測定に適した高さまで上昇させる。このときには、圧子21および試験片100の側面から見た画像が接眼レンズ16および表示部18に表示される。このため、圧子21と試験片100との衝突等を防止することが可能となる。   In this state, the XY stage 12 is raised to a height suitable for hardness measurement by the action of the lifting handle 15. At this time, images viewed from the side surfaces of the indenter 21 and the test piece 100 are displayed on the eyepiece 16 and the display unit 18. For this reason, it is possible to prevent a collision between the indenter 21 and the test piece 100.

そして、この状態において、負荷機構41におけるソレノイド42に電力を供給して、管状部材43を介して圧子21を試験片100に向けて押圧する。このときの試験力は、ソレノイド42に供給する電力を制御することで制御される。   In this state, power is supplied to the solenoid 42 in the load mechanism 41 to press the indenter 21 toward the test piece 100 through the tubular member 43. The test force at this time is controlled by controlling the power supplied to the solenoid 42.

このときにも、圧子21および試験片100の側面から見た画像が接眼レンズ16を使用して観察でき、また、表示部18に表示されることから、試験片100に対する圧子21の進入寸法を認識することが可能となる。このため、例えば、試験力と圧子21による圧縮状態(試験力を負荷した状態での窪み深さ)を観察することも可能となる。このため、弾性力を有する試験片の試験等において、圧痕のサイズ以外のデータを得ることも可能となる。   Also at this time, the image viewed from the side surface of the indenter 21 and the test piece 100 can be observed using the eyepiece 16 and is displayed on the display unit 18. It becomes possible to recognize. For this reason, for example, it becomes possible to observe the test force and the compression state (the depth of the dent when the test force is loaded) by the indenter 21. For this reason, it is also possible to obtain data other than the size of the indentation in the test of a test piece having elasticity.

圧子21の試験片100に対する押圧工程が完了すれば、次に、圧痕のサイズを測定する。この場合においては、つまみ26を操作してリボルバー20を回転させることにより、図5に示すように、50倍の対物レンズ22(あるいは10倍の対物レンズ23)をXYステージ12上に載置された試験片100と対向する位置に配置する。この状態においては、移動プリズム32はXYステージ12上に載置された試験片100とモニタ用カメラ17との間から退避した位置に移動しており、モニタ用カメラ17が対物レンズ22および管状部材43の中空部を介して試験片100に形成された圧痕をその上方から撮影するための第1の光路が形成される。   If the pressing process of the indenter 21 against the test piece 100 is completed, the size of the indentation is then measured. In this case, by operating the knob 26 to rotate the revolver 20, the 50 × objective lens 22 (or 10 × objective lens 23) is placed on the XY stage 12, as shown in FIG. The test piece 100 is disposed at a position facing the test piece 100. In this state, the moving prism 32 is moved to a position retracted from between the test piece 100 placed on the XY stage 12 and the monitor camera 17, and the monitor camera 17 is moved to the objective lens 22 and the tubular member. A first optical path is formed for photographing the impression formed on the test piece 100 through the hollow portion 43 from above.

このときには、試験片100の表面からの反射光は、対物レンズ22およびハーフミラー35を介して、接眼レンズ16およびモニタ用カメラ17に入射する。このため、接眼レンズ16により試験片100の拡大像を観察することができるとともに、表示部18にその拡大像を表示することができる。そして、モニタ用カメラ17により撮影した画像を画像処理すること等により、圧痕の形状を計測し、その形状と圧子21の形状とから、圧痕の大きさを算出することにより、試験片100の硬度を測定することができる。   At this time, the reflected light from the surface of the test piece 100 enters the eyepiece lens 16 and the monitor camera 17 via the objective lens 22 and the half mirror 35. Therefore, an enlarged image of the test piece 100 can be observed by the eyepiece 16 and the enlarged image can be displayed on the display unit 18. Then, the hardness of the test piece 100 is determined by measuring the shape of the impression by, for example, performing image processing on an image captured by the monitor camera 17 and calculating the size of the impression from the shape and the shape of the indenter 21. Can be measured.

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
20 リボルバー
21 圧子
22 対物レンズ
23 対物レンズ
24 対物レンズ
25 回転軸
26 つまみ
31 観察用レンズ
32 移動プリズム
33 第1の固定プリズム
34 第2の固定プリズム
35 ハーフミラー
41 負荷機構
42 ソレノイド
43 管状部材
50 支持部材
100 試験片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Table 12 XY stage 13 Micrometer 14 Micrometer 15 Lifting handle 16 Eyepiece lens 17 Monitor camera 18 Display part 20 Revolver 21 Indenter 22 Objective lens 23 Objective lens 24 Objective lens 25 Rotating shaft 26 Knob 31 Observation lens 32 Moving prism 33 First fixed prism 34 Second fixed prism 35 Half mirror 41 Load mechanism 42 Solenoid 43 Tubular member 50 Support member 100 Test piece

Claims (5)

試験片を載置する載置台と、
前記載置台を移動させる移動機構と、
圧子と、
前記圧子を昇降させることにより、前記載置台に載置された試験片に対して試験力を付与して、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子昇降機構と、
前記試験片に形成された圧痕をその上方から観察するための対物レンズと、
前記対物レンズを介して前記圧痕を撮影するためのカメラと、
前記圧子と前記対物レンズとを支持して回転することにより、前記圧子または前記対物レンズのいずれか一方を、前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動させる回転部材と、
前記圧子と前記載置台に載置された試験片とをその側方から観察するための観察用レンズと、
前記回転部材の回転に伴って、前記カメラが前記対物レンズを介して前記圧痕をその上方から撮影するための第1の光路と、前記カメラが前記観察用レンズを介して前記圧子および前記試験片をその側方から観察するための第2の光路とを選択的に形成する光路切替機構と、
を備えたことを特徴とする硬度試験機。
A mounting table for mounting the test piece;
A moving mechanism for moving the mounting table,
With an indenter,
An indenter lifting mechanism for applying a test force to the test piece placed on the mounting table to form an indentation on the surface of the test piece, by raising and lowering the indenter;
An objective lens for observing the indentation formed on the test piece from above;
A camera for photographing the indentation through the objective lens;
A rotating member that supports and rotates the indenter and the objective lens to move either the indenter or the objective lens to a position facing the test piece placed on the mounting table;
An observation lens for observing the indenter and the test piece placed on the mounting table from the side;
A first optical path for the camera to photograph the indentation from above through the objective lens as the rotating member rotates, and the indenter and the test piece through the observation lens. An optical path switching mechanism that selectively forms a second optical path for observing the light from the side,
A hardness tester characterized by comprising:
請求項1に記載の硬度試験機において、
前記光路切替機構は、
前記回転部材の回転に伴って、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記試験片と前記カメラとの間に進入する移動反射部材と、
前記観察用レンズに入射した前記圧子および前記試験片からの反射光を、前記移動反射部材に向けて反射するための複数の固定反射部材とを備え、
前記第2光路は、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記移動反射部材および前記複数の固定反射部材により形成される硬度試験機。
In the hardness tester according to claim 1,
The optical path switching mechanism is
A moving reflecting member that enters between the test piece and the camera when the indenter moves to a position facing the test piece placed on the mounting table as the rotating member rotates.
A plurality of fixed reflecting members for reflecting reflected light from the indenter and the test piece incident on the observation lens toward the movable reflecting member;
The second optical path is a hardness tester formed by the moving reflecting member and the plurality of fixed reflecting members when the indenter moves to a position facing the test piece placed on the mounting table.
請求項2に記載の硬度試験機において、
前記観察用レンズは、前記対物レンズが前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに形成される、前記試験片から前記対物レンズを介して前記カメラに至る第1の光路と直行する方向に光軸を有し、
前記固定反射部材は、前記圧子が前記載置台に載置された試験片と対向する位置に移動したときに、前記観察用レンズに入射した前記圧子および前記試験片からの反射光を前記第1の光路と平行な方向に反射する第1の固定プリズムと、前記第1の固定プリズムにより反射された前記圧子および前記試験片からの反射光を前記第1の光路と直行する方向に反射する第2の固定プリズムとから構成されるとともに、
前記移動反射部材は、前記第2の固定プリズムにより反射された前記圧子および前記試験片からの反射光を、前記第1の光路に沿って前記カメラに入射させる方向に反射させる移動プリズムから構成される硬度試験機。
The hardness tester according to claim 2, wherein
The observation lens is formed when the objective lens is moved to a position opposite to the test piece placed on the mounting table, from the test piece to the camera via the objective lens. Has an optical axis in the direction perpendicular to the optical path,
The fixed reflecting member receives reflected light from the indenter and the test piece incident on the observation lens when the indenter moves to a position facing the test piece placed on the mounting table. A first fixed prism that reflects in a direction parallel to the first optical path, and reflected light from the indenter and the test piece reflected by the first fixed prism in a direction perpendicular to the first optical path. And two fixed prisms,
The moving reflection member is configured by a moving prism that reflects the reflected light from the indenter and the test piece reflected by the second fixed prism in a direction to be incident on the camera along the first optical path. Hardness tester.
請求項3に記載の硬度試験機において、
前記回転部材は、互いに倍率の異なる複数の対物レンズを支持して回転することにより、前記複数の対物レンズのうちの一つを、前記第1光路に対応する位置に選択的に移動させる硬度試験機。
In the hardness tester according to claim 3,
The rotating member supports and rotates a plurality of objective lenses having different magnifications, thereby selectively moving one of the plurality of objective lenses to a position corresponding to the first optical path. Machine.
請求項3に記載の硬度試験機において、
前記圧子昇降機構はソレノイドを有し、電磁力により前記圧子を昇降させて前記載置台に載置された試験片に対して試験力を付与する硬度試験機。
In the hardness tester according to claim 3,
The indenter raising / lowering mechanism has a solenoid, and raises and lowers the indenter by electromagnetic force to apply a test force to the test piece placed on the mounting table.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017116270A (en) * 2015-12-21 2017-06-29 株式会社島津製作所 Hardness tester
US10684307B2 (en) 2016-11-22 2020-06-16 Anton Paar Gmbh Imaging a gap between sample and probe of a scanning probe microscope in a substantially horizontal side view

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