JP5488500B2 - Hardness testing machine - Google Patents
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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、試験片に試験力を付与し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 test pieces on the test piece An XY stage that sequentially moves the test piece to form an indentation at the measurement point, a plurality of objective lenses for observing the test piece, and any one of these objective lens and indenter facing the measurement point And a revolver that switches so that 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.
硬度試験を実行する場合においては、一つの試験片に対して複数の圧痕を形成するときには、圧痕が形成されることによる圧痕周辺の試験片の硬度が加工硬化によって変化することによる硬度試験への影響を防止するため、圧痕同士の中心間距離を一定以上に保つ必要がある。このため、JIS(日本工業規格)Z2244(ビッカース硬さ試験−試験方法)においては、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合には、圧痕の中心間距離を圧痕の対角長さの3倍以上とし、軽金属、鉛、すずおよびそれらの合金の場合には、圧痕の中心間距離を圧痕の対角長さの6倍以上とするように定められている。 When performing a hardness test, when forming a plurality of indentations for a single test piece, the hardness of the test piece around the indentation due to the formation of the indentation is changed to a hardness test by changing by work hardening. In order to prevent the influence, it is necessary to keep the center-to-center distance between the indentations at a certain level or more. For this reason, in JIS (Japanese Industrial Standards) Z2244 (Vickers Hardness Test-Test Method), in the case of steel, nickel alloy, titanium alloy, copper and copper alloy, the distance between the centers of the indentations is the diagonal length of the indentations. In the case of light metal, lead, tin, and alloys thereof, the distance between the centers of the indentations is set to be 6 times or more the diagonal length of the indentations.
同様に、硬度試験を実行する場合においては、圧痕から試験片の端縁までの距離についても、これを一定以上に保つ必要がある。上記JISZ2244においては、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合には、圧痕と試験片の端縁との距離を圧痕の対角長さの2.5倍以上とし、軽金属、鉛、すずおよびそれらの合金の場合には、圧痕の中心間距離を圧痕の対角長さの3倍以上とするように定められている。 Similarly, when the hardness test is executed, it is necessary to keep the distance from the indentation to the edge of the test piece at a certain level or more. In the above JISZ2244, in the case of steel, nickel alloy, titanium alloy, copper and copper alloy, the distance between the indentation and the edge of the test piece shall be 2.5 times or more of the diagonal length of the indentation, and light metal, lead In the case of tin and alloys thereof, the distance between the centers of the indentations is determined to be at least three times the diagonal length of the indentations.
特許文献1には、このような距離を考慮した焼入性の測定方法が開示されている。
圧痕の中心間距離がJISに定める条件を満たしているか否かを確認するためには、互いに隣接する圧痕のうちの大きな方の圧痕の大きさを計測し、圧痕の中心間距離を測定した後、さらに、その距離がJISに定める条件を満たしているか否かを演算するという煩雑な作業を実行する必要があり、その確認は容易には実行し得ない。圧痕間の距離を十分に確保できる場合はともかく、特に、単一の試験片に対して多数の硬度測定を実行する場合等においては、各々の圧痕の中心間距離がJISに定める条件を満たしているか否かを判断することは、極めて困難となる。これは、圧痕の中心間距離のみならず、圧痕と試験片の端縁との距離についても同様に生ずる問題である。 In order to check whether the distance between the centers of the indentations meets the conditions specified in JIS, after measuring the size of the larger one of the adjacent indentations and measuring the distance between the centers of the indentations Furthermore, it is necessary to perform a complicated operation of calculating whether or not the distance satisfies a condition defined in JIS, and the confirmation cannot be easily performed. Regardless of whether a sufficient distance between the indentations can be secured, especially when a large number of hardness measurements are performed on a single specimen, the distance between the centers of the indentations satisfies the conditions specified in JIS. It is extremely difficult to determine whether or not. This is a problem that occurs not only in the distance between the centers of the indentations but also in the distance between the indentation and the edge of 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、圧痕の中心間距離または圧痕と試験片の端縁との距離を適正に維持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 problems, and an object thereof is to provide a hardness tester capable of appropriately maintaining the distance between the centers of the indentations or the distance between the indentations and the edge of the test piece. And
請求項1に記載の発明は、試験片を載置する載置台と、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記圧子を昇降させることにより前記試験片に対して試験力を付与する負荷機構と、前記試験片の表面に形成された圧痕を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影した前記試験片表面の画像を表示する表示部と、を備えた硬度試験機において、前記載置台上に載置された試験片に形成されている圧痕の位置と大きさとを認識する圧痕認識手段と、前記載置台上に載置された試験片の硬度と、当該試験片に次の圧痕を形成するときの位置および試験力とを入力する入力部と、前記入力部により入力された前記試験片の硬度と試験力とに基づいて、次に前記試験片に形成される圧痕の大きさを予想する予想手段と、前記圧痕認識手段により認識した前記試験片に形成されている圧痕の位置と大きさと、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の位置と大きさとに基づいて、前記試験片に形成された圧痕と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が、必要距離以上となっているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
The invention described in
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、前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置を(x,y)、前記試験片に形成されているいずれかの圧痕の座標位置を(xi,yi)、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の大きさdまたは前記試験片に形成されているいずれかの圧痕の大きさdiの大きいほうの大きさをD、前記試験片の材質により定められる係数をnとしたときに、前記判定手段は、式(1)で表される距離L1と、n・Dとを比較することにより、前記試験片に形成された圧痕と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する。
L1=[(x−xi)2 +(y−yi)2 ]0.5 ・・・(1)
The invention according to claim 2 is the invention according to
L1 = [(x−xi) 2 + (y−yi) 2 ] 0.5 (1)
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、前記座標位置(x,y)を中心とした半径n・dの円、および、前記座標位置(xi,yi)を中心とした半径n・diの円を、前記表示部に表示させる画像処理部をさらに備える。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein a circle with a radius n · d centered on the coordinate position (x, y) and a center of the coordinate position (xi, yi). The image processing unit is further provided for displaying the circle having the radius n · di on the display unit.
請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、現在の座標位置を(xc,yc)としたときに、前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、前記L1が前記n・D以上となる座標(x,y)のうち、式(2)で表されるf(x,y)が最小化する座標(x,y)とする位置設定手段を備える。
f(x,y)=[(x−xc)2 +(y−yc)2 ]0.5 ・・・(2)
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, when the current coordinate position is (xc, yc), the coordinate position (x, A position where y) is a coordinate (x, y) at which f (x, y) represented by Expression (2) is minimized among coordinates (x, y) where L1 is not less than n · D. Setting means is provided.
f (x, y) = [(x−xc) 2 + (y−yc) 2 ] 0.5 (2)
請求項5に記載の発明は、試験片を載置する載置台と、前記試験片の表面に圧痕を形成するための圧子と、前記圧子を昇降させることにより前記試験片に対して試験力を付与する負荷機構と、前記試験片の表面に形成された圧痕を撮影するカメラと、前記カメラにより撮影した前記試験片表面の画像を表示する表示部と、を備えた硬度試験機において、前記載置台上に載置された試験片の端縁の位置を認識する端縁認識手段と、前記載置台上に載置された試験片の硬度と、当該試験片に次の圧痕を形成するときの位置および試験力とを入力する入力部と、前記入力部により入力された前記試験片の硬度と試験力とに基づいて、次に前記試験片に形成される圧痕の大きさを予想する予想手段と、前記端縁認識手段により認識した前記試験片の端縁の位置と、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の位置と大きさとに基づいて、前記試験片の端縁と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が、必要距離以上となっているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a mounting table for placing the test piece, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, and raising and lowering the indenter to give a test force to the test piece. In a hardness tester comprising: a load mechanism to be applied; a camera for photographing an indentation formed on the surface of the test piece; and a display unit for displaying an image of the surface of the test piece taken by the camera. Edge recognition means for recognizing the position of the edge of the test piece placed on the mounting table, hardness of the test piece placed on the mounting table, and when forming the next indentation on the test piece An input unit for inputting a position and a test force, and a prediction means for predicting the size of an indentation to be formed next on the test piece based on the hardness and test force of the test piece input by the input unit And the end of the test piece recognized by the edge recognition means And the distance between the edge of the test piece and the next impression formed on the test piece based on the position of the test piece and the position and size of the impression formed on the test piece next predicted by the prediction means Is provided with determination means for determining whether or not the distance is equal to or greater than the necessary distance.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置を(x,y)、前記試験片におけるいずれかの端縁の座標位置を(xej,yej)、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の大きさをd、前記試験片の材質により定められる係数をmとしたときに、前記判定手段は、式(3)で表される距離L2と、m・dとを比較することにより、前記試験片の端縁と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する。
L2=[(x−xej)2 +(y−yej)2 ]0.5 ・・・(3)
The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the coordinate position when the next indentation is formed on the test piece is (x, y), and the coordinates of any edge in the test piece are set. When the position is (xej, yej), the size of the impression formed on the test piece next predicted by the prediction means is d, and the coefficient determined by the material of the test piece is m, the determination means Compare the distance L2 represented by the formula (3) with m · d, so that the distance between the edge of the test piece and the indentation formed on the test piece is equal to or greater than the required distance. It is determined whether or not.
L2 = [(x−xej) 2 + (y−yej) 2 ] 0.5 (3)
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記座標位置(x,y)を中心とした半径m・dの円を前記表示部に表示させる画像処理部をさらに備える。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the image processing unit further includes a circle having a radius m · d centered on the coordinate position (x, y).
請求項8に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、現在の座標位置を(xc,yc)としたときに、前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、前記L2が前記m・d以上となる座標(x,y)のうち、式(4)で表されるf(x,y)が最小化する座標(x,y)とする位置設定手段を備える。
f(x,y)=[(x−xc)2 +(y−yc)2 ]0.5 ・・・(4)
The invention according to claim 8 is the invention according to claim 6, wherein when the current coordinate position is (xc, yc), the coordinate position (x, A position where y) is a coordinate (x, y) at which f (x, y) represented by Expression (4) is minimized among coordinates (x, y) where L2 is equal to or greater than m · d. Setting means is provided.
f (x, y) = [(x−xc) 2 + (y−yc) 2 ] 0.5 (4)
請求項1および請求項2に記載の発明によれば、圧痕の中心間距離が適性なものであるか否かを容易に判定することが可能となる。このため、圧痕の中心間距離を適正に維持することができ、正確な硬度試験を実行することが可能となる。 According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to easily determine whether or not the distance between the centers of the indentations is appropriate. For this reason, the distance between the centers of the indentations can be properly maintained, and an accurate hardness test can be executed.
請求項3に記載の発明によれば、圧痕の中心間距離が不適正となる領域を予め表示することから、次に硬度試験を実行する位置を、適正な領域から容易に設定することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, since the area where the center distance of the indentation is inappropriate is displayed in advance, it is possible to easily set the position where the hardness test is executed next from the appropriate area. It becomes.
請求項4に記載の発明によれば、次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、圧痕の中心間距離を適正に維持することができ、かつ、当初に試験を実行しようとした位置の近傍となる位置に自動的に設定することが可能となり、硬度試験を正確かつ迅速に実行することが可能となる。 According to the invention described in claim 4, the coordinate position (x, y) when the next indentation is formed can properly maintain the center-to-center distance of the indentation, and the test should be executed initially. It is possible to automatically set the position in the vicinity of the determined position, and the hardness test can be executed accurately and quickly.
請求項5および請求項6に記載の発明によれば、圧痕と試験片の端縁との距離が適性なものであるか否かを容易に判定することが可能となる。このため、圧痕と試験片の端縁との距離を適正に維持することができ、正確な硬度試験を実行することが可能となる。 According to the fifth and sixth aspects of the present invention, it is possible to easily determine whether or not the distance between the indentation and the edge of the test piece is appropriate. For this reason, the distance between the indentation and the edge of the test piece can be properly maintained, and an accurate hardness test can be executed.
請求項7に記載の発明によれば、圧痕と試験片の端縁との距離が不適正となる領域を予め表示することから、次に硬度試験を実行する位置を、適正な領域から容易に設定することが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the region where the distance between the indentation and the edge of the test piece is inappropriate is displayed in advance, the position where the hardness test is performed next can be easily performed from the appropriate region. It becomes possible to set.
請求項8に記載の発明によれば、次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、圧痕と試験片の端縁との距離を適正に維持することができ、かつ、当初に試験を実行しようとした位置の近傍となる位置に自動的に設定することが可能となり、硬度試験を正確かつ迅速に実行することが可能となる。 According to the invention described in claim 8, the coordinate position (x, y) when the next indentation is formed can properly maintain the distance between the indentation and the edge of the test piece and It is possible to automatically set the position near the position where the test is to be executed, and the hardness test can be executed accurately and quickly.
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。 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.
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モータ13と、試験片100をY方向に移動させるためのモータ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
また、この硬度試験機は、試験片100を目視により観察するための接眼レンズ16と、試験片100を撮影するためのカメラ17と、試験片100の表面の像を表示するためのCRT等の表示部18と、各種のデータを入力するためのキーボード等の入力部19とを備える。
The hardness tester includes an
さらに、この硬度試験機は、試験片100を加圧することにより圧痕を形成する圧子21と、この圧子21に対して試験力を付与するための後述する負荷機構と、複数の対物レンズ22、23と、これらの圧子21および対物レンズ22、23等を支持して回転するリボルバー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。
Further, the hardness tester includes an
図2は、圧子21に対して試験力を付与するための負荷機構の概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the
この負荷機構は、軸31を中心に揺動可能なレバー32を備える。レバー32の一端には、押圧部35が配設されている。この押圧部35は、レバー32の揺動に伴って、圧子21に連結した圧子軸36の端部に付設された当接部37を押圧する構成となっている。また、レバー32の他端には、永久磁石33が付設されている。この永久磁石33の外部には、電磁コイル34が配設されている。この永久磁石33と電磁コイル34とにより、ボイスコイルモータが構成される。このボイスコイルモータは、電磁式の負荷機構となり、電磁コイル34に流れる電流を制御することにより、圧子21による試験片100への試験力を制御することが可能となる。
The load mechanism includes a
図3は、この発明に係る硬度試験機の主要な電気的構成を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing the main electrical configuration of the hardness tester according to the present invention.
この硬度試験機は、装置全体を制御する制御部50を備える。この制御部50は、上述したカメラ17、表示部18、入力部19および負荷機構の電磁コイル34と接続されている。また、この制御部50は、試験片100に形成されている圧痕の位置と大きさとを認識する圧痕認識部51と、試験片100の端縁の位置を認識する端縁認識部52と、次に試験片100に形成される圧痕の大きさを予想する予想部53と、試験片100に形成された圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離、および、試験片100の端縁と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する判定部54と、各圧痕を中心とする所定半径の縁を表示部18に表示させる画像処理部55と、試験片100に形成された圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離や試験片100の端縁と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっていないときに次に試験片100に形成される圧痕の位置を設定する位置設定部56とを備えている。
This hardness tester includes a
図4は、圧子21により試験片100に圧痕を形成する様子を模式的に示す説明図であり、図5は、試験片100に形成された圧痕を示す平面図である。
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing how the
硬度試験としてのビッカース硬さ試験を実行するときには、その先端が正四角錐形状をなすダイヤモンド製の圧子21を、図2に示す負荷機構の作用により試験片100の表面に深さhだけ押し込み、その試験力を解除した後、試験片100の表面に形成された圧痕(くぼみ)の対角線長さd(互いに直交する対角線長さdxおよびdyが異なる場合はそれらの平均値)を測定する。ビッカース硬さは、試験力を、底面が正方形で頂点の角度が圧子21と同じ角錐であると仮定したくぼみの表面積で割って得られる値に比例する。
When executing a Vickers hardness test as a hardness test, a
次に、上述した硬度試験機を使用した硬度試験の各工程について説明する。図6および図7は、この発明に係る硬度試験機を使用した硬度試験の各工程を示すフローチャートである。 Next, each step of the hardness test using the above-described hardness tester will be described. 6 and 7 are flowcharts showing each step of the hardness test using the hardness tester according to the present invention.
硬度試験を行う場合には、最初に、試験を実行する試験片100の予想される硬度を入力する(ステップS1)。また、次に硬度試験を実行するために圧痕を形成する位置(x,y)を入力する(ステップS2)。さらに、次に硬度試験を実行するときの試験力を入力する(ステップS3)。これらの入力は、オペレータが入力部19を利用して所定のデータを入力することにより行われる。但し、次の圧痕の位置の入力は、オペレータが入力するかわりに、現在の圧子21の位置を自動的に入力するようにしてもよい。
When performing the hardness test, first, the expected hardness of the
次に、試験片100の全体画像を取得する(ステップS4)。この場合には、モータ13、14の作用によりXYステージ12とともに試験片100をXY方向に移動させることにより、試験片100の全面をカメラ17で撮影して試験片100の表面全域の画像を取得する。なお、硬度試験を実行する領域が試験片の100の表面全域にわたらない場合には、試験片100の表面の一部の領域の画像のみを取得するようにしてもよい。
Next, an entire image of the
次に、試験片100の全体画像を画像処理することにより、試験片100の端縁の位置を認識する(ステップS5)。この端縁の位置の認識は、図3に示す端縁認識部52により行われる。また、試験片100の全体画像を画像処理することにより、試験片100に既に形成されている圧痕の座標位置(xi、yi)と大きさdiとを認識する(ステップS6)。ここで、圧痕が複数形成されているときには、(i=1、2、3・・・)となる。この圧痕の位置と大きさの認識は、図3に示す圧痕認識部51により行われる。ここで、圧痕の大きさdiとは、図5に示す対角線dxおよびdyの平均値を指す。
Next, the position of the edge of the
そして、画像処理部55は、圧痕の座標位置(xi、yi)を中心とする半径n・diの円を試験片100の画像とともに表示部18に表示する(ステップS7)。ここで、nは試験片100の材質により定められる係数であり、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合には3、軽金属、鉛、すずおよびそれらの合金の場合には6となる。これにより、次に硬度試験を実行するのに不適切なおおよその領域を認識することが可能となる。
Then, the
次に、予想部53が、入力部19により入力された試験片100の硬度と試験力とに基づいて、次に試験片100に形成される圧痕の大きさdを予想する(ステップS8)。そして、予想された次に試験片100に形成される圧痕の大きさdと試験片100に既に形成されている圧痕の大きさdiとを比較し(ステップS9)、これらのうちの大きいほうの大きさをDとする(ステップS10)。なお、試験片100に既に形成されている圧痕が複数個ある場合には、この比較は各圧痕毎に実行される。
Next, the
そして、画像処理部55は、先に表示した座標位置(xi、yi)を中心とする半径n・diの円に追加して、座標位置(x,y)を中心とする半径n・dの円を、試験片100の画像とともに表示部18に表示する(ステップS11)。
Then, the
図8は、このようにして表示された複数の円を、試験片100およびその端縁101とともに示す模式図である。なお、この図は、試験片100の材質が、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合を示している。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the plurality of circles displayed in this way together with the
この図に示すように、試験片100には、大きさd1、d2、d3の圧痕が形成されており、先の表示工程(ステップS7)において半径が3d1、3d2、3d3の円が表示されている。そして、これらに追加して、座標位置(x,y)を中心とする半径3dの円が試験片100の画像とともに表示部18に表示される(ステップS11)。この場合においては、後述するように、いずれかの円と座標位置(x,y)に配置される圧痕とが重複していた場合、あるいは、半径3dの円と大きさd1、d2、d3の圧痕とが重複していた場合に、座標位置(x,y)が次に硬度試験を実行するのに不適切な位置となっていることになる。
As shown in this figure, the
なお、上述した説明においては、各圧痕間の距離が一定以下とならないようにするために、3d、3d1、3d2、3d3の円を表示しているが、次に硬度試験を実行するために圧痕を形成する位置(x,y)と試験片100の端縁101との距離を考慮する場合には、座標位置(x,y)を中心とする半径2.5dの円を表示するようにすればよい。これは、上述したように、JISにおいて、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合には、圧痕と試験片100の端縁との距離を圧痕の対角長さの2.5倍以上とすると定められているためである。ここで、この2.5は、後述する係数mに相当する。この場合においては、後述するように、円と試験片100の端縁101とが重複していた場合に、座標位置(x,y)が次に硬度試験を実行するのに不適切な位置となっていることになる。
In the above description, 3d, 3d1, 3d2, and 3d3 circles are displayed in order to prevent the distance between the indentations from being below a certain level. When considering the distance between the position (x, y) forming the edge and the
次に、判定部54が、下記の式で表される距離L1と、n・Dとを比較することにより、既に試験片100に形成されている圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する(ステップS12)。この判定は、図8に示すように、既に試験片100に形成されている圧痕が複数個ある場合には、各圧痕毎に実行される。
Next, the
L1=[(x−xi)2 +(y−yi)2 ]0.5 L1 = [(x−xi) 2 + (y−yi) 2 ] 0.5
このステップS12において、n・DがL1以下の場合には(ステップS13)、既に試験片100に形成されているいずれかの圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離が、JISに定められる既定値以上となっていることになる。
In this step S12, when n · D is L1 or less (step S13), the distance between any indentation already formed on the
この場合には、引き続き判定部54が、下記の式で表される距離L2と、m・dとを比較することにより、試験片100の端縁101と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する(ステップS14)。ここで、端縁が複数形成されているときには、(j=1、2、3・・・)となる。また、mは、試験片100の材質により定められる係数であり、上記nと対応するものである。このmは、鋼、ニッケル合金、チタン合金、銅および銅合金の場合には2.5、軽金属、鉛、すずおよびそれらの合金の場合には3となる。
In this case, the
L2=[(x−xej)2 +(y−yej)2 ]0.5 L2 = [(x−xej) 2 + (y−yej) 2 ] 0.5
このステップS14においてm・dがL2以下の場合には(ステップS15)、試験片100の端縁101と次に試験片100に形成される圧痕との距離が、JISに定められる既定値以上となっていることになる。この場合においては、表示部18にOK表示を行って(ステップS16)、処理を終了する。
When m · d is equal to or less than L2 in step S14 (step S15), the distance between the
一方、上述したステップS12において、n・DがL1より大きな場合には、既に試験片100に形成されているいずれかの圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離が、JISに定められる既定値より小さくなっていることから、表示部18にNG表示を行う(ステップS17)。また、上述したステップS14においてm・dがL2より大きな場合にも、試験片100の端縁101と次に試験片100に形成される圧痕との距離が、JISに定められる既定値より小さくなっていることから、表示部18にNG表示を行う(ステップS17)。
On the other hand, when n · D is larger than L1 in step S12 described above, the distance between any indentation already formed on the
これらの場合においては、制御部50における位置設定部56により、次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を再設定する。このときには、現時点で圧痕を形成しようとしていた座標位置である現在の圧子21の座標位置を(xc,yc)としたときに、試験片100に次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、上述したL1がn・D以上となり、かつ、上述したL2がm・d以上となる座標(x,y)のうち、下記の式で表されるf(x,y)が最小化する座標となるように設定した上で、処理を終了する。
In these cases, the
f(x,y)=[(x−xc)2 +(y−yc)2 ]0.5 f (x, y) = [(x−xc) 2 + (y−yc) 2 ] 0.5
これにより、圧痕の中心間距離および圧痕と試験片100の端縁との距離を適正に維持することができ、かつ、当初に試験を実行しようとした位置の近傍となる位置に、次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を自動的に設定することができ、硬度試験を正確かつ迅速に実行することが可能となる。
Thereby, the distance between the center of the indentation and the distance between the indentation and the edge of the
なお、上述した実施形態においては、n・DがL1より大きな場合や、m・dがL2より大きな場合に、位置設定部56の作用により次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を再設定しているが、NG表示(ステップS17)のみを行い、その後に、オペレータがステップS11において表示部18に表示された複数の円を参照しながら、次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を再設定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, when n · D is larger than L1 or m · d is larger than L2, the coordinate position (x, y) when the next indentation is formed by the action of the
また、上述した実施形態においては、n・DとL1とを比較することにより既に試験片100に形成されている圧痕と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定するとともに、m・dとL2とを比較することにより試験片100の端縁101と次に試験片100に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定している。しかしながら、これらのいずれか一方のみを判定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the distance between the indentation already formed on the
また、上述した実施形態においては、試験片100の全面をカメラ17で撮影して試験片100の全体画像を取得し、これを画像処理することにより、試験片100に既に形成されている圧痕の座標位置(xi、yi)と大きさdiや、試験片100の端縁の位置を認識しているが、それ以前に実行された同一の試験片100に対する硬度試験の結果を利用することにより、試験片100に既に形成されている圧痕の座標位置(xi、yi)と大きさdiや、試験片100の端縁の位置を認識するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the entire surface of the
さらに、上述した実施形態においては、係数nおよび係数mの値として、JISに規定されたものと同じ値を使用しているが、予想部53による次の圧痕の大きさの予想値dの誤差に対応しうるように、これらの係数nおよび係数mの値として、JISに規定されたものより大きなものを採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the same values as those defined in JIS are used as the values of the coefficient n and the coefficient m, but the error of the predicted value d of the size of the next indentation by the
11 テーブル
12 XYステージ
13 モータ
14 モータ
15 昇降ハンドル
16 接眼レンズ
17 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
26 つまみ
31 軸
32 レバー
33 永久磁石
34 電磁コイル
50 制御部
51 圧痕認識部
52 端縁認識部
53 予想部
54 判定部
55 画像処理部
56 位置設定部
100 試験片
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記載置台上に載置された試験片に形成されている圧痕の位置と大きさとを認識する圧痕認識手段と、
前記載置台上に載置された試験片の硬度と、当該試験片に次の圧痕を形成するときの位置および試験力とを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記試験片の硬度と試験力とに基づいて、次に前記試験片に形成される圧痕の大きさを予想する予想手段と、
前記圧痕認識手段により認識した前記試験片に形成されている圧痕の位置と大きさと、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の位置と大きさとに基づいて、前記試験片に形成された圧痕と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が、必要距離以上となっているか否かを判定する判定手段と、
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, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, a load mechanism for applying a test force to the test piece by raising and lowering the indenter, and the test piece In a hardness tester comprising: a camera that shoots an indentation formed on the surface; and a display unit that displays an image of the surface of the specimen taken by the camera.
Indentation recognition means for recognizing the position and size of the indentation formed on the test piece placed on the mounting table,
An input unit for inputting the hardness of the test piece placed on the mounting table and the position and test force when the next indentation is formed on the test piece;
Based on the hardness and test force of the test piece input by the input unit, predicting means for predicting the size of the impression formed on the test piece next,
Based on the position and size of the indentation formed on the test piece recognized by the indentation recognition means, and the position and size of the indentation formed on the test piece next predicted by the prediction means, the test is performed. A determination means for determining whether the distance between the indentation formed on the piece and the indentation formed on the test piece is equal to or greater than a necessary distance;
A hardness tester characterized by comprising:
前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置を(x,y)、前記試験片に形成されているいずれかの圧痕の座標位置を(xi,yi)、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の大きさdまたは前記試験片に形成されているいずれかの圧痕の大きさdiの大きいほうの大きさをD、前記試験片の材質により定められる係数をnとしたときに、
前記判定手段は、式(1)で表される距離L1と、n・Dとを比較することにより、前記試験片に形成された圧痕と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する硬度試験機。
L1=[(x−xi)2 +(y−yi)2 ]0.5 ・・・(1) The hardness tester according to claim 1,
The coordinate position when the next indentation is formed on the test piece is (x, y), and the coordinate position of any indentation formed on the test piece is (xi, yi). Next, D is the larger size of the size d of the indentation formed on the test piece or the size di of any one of the indentations formed on the test piece, and the coefficient is determined by the material of the test piece. n,
The determination means compares the distance L1 represented by the formula (1) with n · D, so that the distance between the indentation formed on the test piece and the indentation formed on the test piece is A hardness tester that determines whether or not the required distance is exceeded.
L1 = [(x−xi) 2 + (y−yi) 2 ] 0.5 (1)
前記座標位置(x,y)を中心とした半径n・dの円、および、前記座標位置(xi,yi)を中心とした半径n・diの円を、前記表示部に表示させる画像処理部をさらに備える硬度試験機。 The hardness tester according to claim 2, wherein
An image processing unit that displays a circle of radius n · d centered on the coordinate position (x, y) and a circle of radius n · di centered on the coordinate position (xi, yi) on the display unit Hardness tester further equipped with.
現在の座標位置を(xc,yc)としたときに、
前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、前記L1が前記n・D以上となる座標(x,y)のうち、式(2)で表されるf(x,y)が最小化する座標(x,y)とする位置設定手段を備える硬度試験機。
f(x,y)=[(x−xc)2 +(y−yc)2 ]0.5 ・・・(2) The hardness tester according to claim 2, wherein
When the current coordinate position is (xc, yc),
The coordinate position (x, y) when the next indentation is formed on the test piece is expressed as f (2) among the coordinates (x, y) where the L1 is equal to or more than the n · D. A hardness tester provided with position setting means for setting coordinates (x, y) to minimize x, y).
f (x, y) = [(x−xc) 2 + (y−yc) 2 ] 0.5 (2)
前記載置台上に載置された試験片の端縁の位置を認識する端縁認識手段と、
前記載置台上に載置された試験片の硬度と、当該試験片に次の圧痕を形成するときの位置および試験力とを入力する入力部と、
前記入力部により入力された前記試験片の硬度と試験力とに基づいて、次に前記試験片に形成される圧痕の大きさを予想する予想手段と、
前記端縁認識手段により認識した前記試験片の端縁の位置と、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の位置と大きさとに基づいて、前記試験片の端縁と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が、必要距離以上となっているか否かを判定する判定手段と、
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, an indenter for forming an indentation on the surface of the test piece, a load mechanism for applying a test force to the test piece by raising and lowering the indenter, and the test piece In a hardness tester comprising: a camera that shoots an indentation formed on the surface; and a display unit that displays an image of the surface of the test piece photographed by the camera.
Edge recognition means for recognizing the position of the edge of the test piece placed on the mounting table;
An input unit for inputting the hardness of the test piece placed on the mounting table and the position and test force when the next indentation is formed on the test piece;
Based on the hardness and test force of the test piece input by the input unit, predicting means for predicting the size of the impression formed on the test piece next,
Based on the position of the edge of the test piece recognized by the edge recognition means and the position and size of the indentation formed on the test piece next predicted by the prediction means, the edge of the test piece And a determination means for determining whether or not the distance between the indentation formed on the test piece is equal to or greater than a necessary distance,
A hardness tester characterized by comprising:
前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置を(x,y)、前記試験片におけるいずれかの端縁の座標位置を(xej,yej)、前記予想手段により予想された次に前記試験片に形成される圧痕の大きさをd、前記試験片の材質により定められる係数をmとしたときに、
前記判定手段は、式(3)で表される距離L2と、m・dとを比較することにより、前記試験片の端縁と次に前記試験片に形成される圧痕との距離が必要距離以上となっているか否かを判定する硬度試験機。
L2=[(x−xej)2 +(y−yej)2 ]0.5 ・・・(3) The hardness tester according to claim 5, wherein
The coordinate position when the next indentation is formed on the test piece is (x, y), the coordinate position of any edge in the test piece is (xej, yej), and the predicted position is predicted by the prediction means. When the size of the indentation formed on the test piece is d and the coefficient determined by the material of the test piece is m,
The determination means compares the distance L2 represented by the expression (3) with m · d, so that the distance between the edge of the test piece and the indentation formed on the test piece is the required distance. Hardness tester that determines whether or not it is above.
L2 = [(x−xej) 2 + (y−yej) 2 ] 0.5 (3)
前記座標位置(x,y)を中心とした半径m・dの円を前記表示部に表示させる画像処理部をさらに備える硬度試験機。 The hardness tester according to claim 6, wherein
A hardness tester further comprising an image processing unit that displays a circle of radius m · d centered on the coordinate position (x, y) on the display unit.
現在の座標位置を(xc,yc)としたときに、
前記試験片に次の圧痕を形成するときの座標位置(x,y)を、前記L2が前記m・d以上となる座標(x,y)のうち、式(4)で表されるf(x,y)が最小化する座標(x,y)とする位置設定手段を備える硬度試験機。
f(x,y)=[(x−xc)2 +(y−yc)2 ]0.5 ・・・(4)
The hardness tester according to claim 6, wherein
When the current coordinate position is (xc, yc),
The coordinate position (x, y) when the next indentation is formed on the test piece is represented by f ((4)) among the coordinates (x, y) at which the L2 is equal to or more than the m · d. A hardness tester provided with position setting means for setting coordinates (x, y) to minimize x, y).
f (x, y) = [(x−xc) 2 + (y−yc) 2 ] 0.5 (4)
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