JPH0622201Y2 - 硬度計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、試験位置の決定が容易な硬度計に関するもの
である。

［従来の技術］ 負荷機構により試験荷重が負荷される圧子を備え、該圧
子を試料表面に押し込んで硬さを測定する従来の硬度計
には、試験位置を決定する機能を有する顕微鏡が設けら
れており、この顕微鏡で試料表面を観察して試験位置を
決めることができるようになっている。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記従来の硬度計では、圧痕がつけられる試験位置が顕
微鏡の視野内の特定の位置（例えば中央部）にくるよう
になっているが、実際には試料の高さやステージの高さ
等によって多少のずれがあり、第４図（ａ）（ｂ）に示
す如く、試料によって試験位置が視野内を移動すること
が多かった。

この場合、試験位置の再現性はあるので、一度試験を行
なって試料表面に圧痕Ｐをつけ、その視野Ｆ内における
位置を人間が記憶して、次回から試験位置をその位置に
もってゆくようにすれば、所望の個所の試験を行なうこ
とができるが、視野内の特定の位置を記憶しておいて、
その位置に試験位置を合致させるのは実際上きわめて困
難であり、試験位置のずれが避けられないという問題点
があった。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本考案は次のような硬度計
を提供する。

すなわち、本考案にかかる硬度計は、圧子に試験荷重を
負荷する負荷機構と、試料の試験位置を観察することの
できる顕微鏡と、平面内で試料を移動可能に載置するス
テージと、前記試料を載置したステージが取り付けら
れ、前記負荷機構と前記顕微鏡との間で前記試料を載置
したステージを回転移動させる試料台とを備えた硬度計
であって、前記顕微鏡の視野内に試験位置を指示する位
置調節自在な移動点を設けたことを特徴としている。

［作用］ 顕微鏡の視野内に位置調節可能な移動点が設けれられて
いるので、一度予備試験を行なって試料表面につけた圧
痕等の標点の視野内における位置にこの移動点を位置さ
せておけば、次回からの試験位置をこの移動点上に設定
することにより、その移動点が試験位置となる。

［実施例］ 第１図は、本考案にかかる試験位置決定装置が付設され
る超微小硬度計Ｈの構成を示す断面図であり、枠体20内
の荷重装置１は、平衡させた天秤２の片方の端に圧子６
が取り付けられ、他方に電極コイル３が取り付けられた
自動平衡型電子天秤タイプのものとして構成されてい
る。すなわち、電磁コイル３に計測制御装置12から直流
電流を流し、その流す向きにより電磁コイル３の電磁力
によって荷重を付加もしくは減少させ、圧子６を介して
試料台８のステージ９上に載置された試料７への荷重を
増加、減少することができるようになっている。荷重装
置１は、計測制御装置12からの外部信号によって任意に
荷重の増加、減少、停止を行なえる。圧子６上方には差
動トランス式の変位検出器５が設けられており、荷重を
かけている間、圧子６が押し付けられた試料７表面での
変位（くぼみ深さ）を検出する。変位検出器５によって
検出された変位量すなわち圧子６の移動量は変移測定器
（アンプ）10によって定量的にとらえられ、計測制御装
置12へ変位信号として出力される。

この装置には、上記の他に、光学モニタとしての顕微鏡
15、試料台８が設けられている。顕微鏡15は、対物レン
ズ17と接眼レンズ16とを備え、試料７の表面で試験を行
なう位置を決定したり、圧子６によって付けられたくぼ
みの状態を作業者が観察するために用いられる。試料台
８は昇降可能な構造を有し、Ｘ−Ｙ方向、回転方向での
移動可能なステージ９が着脱自在に設けられ、ステージ
９の上面には試料７を固定するダイスが取り付けられ
る。試料台８を操作して圧子６と試料７を近づけたり、
任意の試験位置に移動させたりすることができる。

顕微鏡15の接眼レンズ16の部分には試験位置決定装置30
が設けられている。試験位置決定装置30は、第２図に示
すようにＸ軸31が表示された透明移動板32と、Ｙ軸33が
表示された透明移動板34とが互いに直角方向に移動可能
に設けられている。移動板32,34の基部は角ナット36,38
にそれぞれ固定され、これら角ナット36,38は接眼レン
ズ用筒部40に回転自在に取り付けれた位置調節ツマミ4
2,44のねじ軸部43,45に螺合している。角ナット36,38の
両側部には、該角ナットの回転を拘束するガイド板46,
…が設けられている。したがって、位置調節ツマミ42,4
4を回せば、角ナット36,38がガイド板46,…に沿って摺
動し、これと一体の移動板32,34をねじ軸部の軸方向に
前後動させる。ねじ軸部43,45は互いに直交するように
設けられており、Ｘ軸、Ｙ軸はそれが表示された移動板
の移動方向と直角に引かれている。

上記のように構成された硬度計による試験は次のように
して行なわれる。

試料７を試料台８に固定し、顕微鏡15の対物レンズ17の
中心に位置させる。接眼レンズ16をのぞきながら試料台
８を上下させ、試料７の表面を見つけ、試験する位置を
ステージ９を操作して決定する。この試験位置を後述の
方法により予め位置設定されている視野内の移動点Ｏの
位置へ移動させたのち、試料７をその同一水平面上を保
ちながら圧子６の下側へ移動させる。計測制御装置12に
は予め試験条件が決められているため所定のシーケンス
で試験が進むようになっている。試験開始の合図ととも
に電磁コイル３には負荷方面の電流が流れ、圧子６は下
方へ押される。圧子６先端と試料７表面との間に空間が
あるうちは表面に傷がつかないが、空間がなくなれば、
圧子６先端は表面にへこみ傷をつける。空間がなくなっ
たことが適当な判別手段によって判別されたら、そのと
きの圧子６の位置を零点とし、それから圧子６が移動し
た距離を試料７の変形量とする。零点を検出した後も所
定の試験荷重を加えてゆき、試料７の変形量の情報を得
る。この場合は荷重を基準に変形量を得ようとしている
が、変形量を基準にその時の荷重を知ることもできる。

所定の試験が終了すれば、電磁コイル３に除荷方向の電
流を流して圧子６を上方へ移動させる。

つぎに、試験位置決定装置30による試験位置決定方法に
ついて説明する。

先ず、接眼レンズ16の視野Ｆ内に、試料の適当な個所
（試験すべき個所に影響を及ぼさない個所）を位置さ
せ、一度負荷試験を行なう。試料表面に圧痕が形成され
ると、試料台８を移動させて顕微鏡下に試料を位置させ
る。そして、接眼部から視野Ｆを観察しながら試験位置
決定装置３０のツマミ４２，４４を回し、圧痕の位置に
Ｘ軸、Ｙ軸の交点である移動点Ｏを合致させる。この操
作によって、顕微鏡下にある試料の移動点Ｏの位置が、
その試料を負荷部に移動させたときの圧子６の位置にな
る。したがって、次回からはステージ９を操作して実際
に試験を行ないたい個所をこの移動点Ｏ上に位置させれ
ばよい。

なお、図示例では移動点ＯがＸ軸、Ｙ軸となる２本のラ
インの交点として構成されているが、このようなライン
を設けず、ＸＹ方向に自在に移動させることのできる点
としてもよい。図示例の如く、ラインを設ける場合は、
このラインに圧痕の大きさを測定するための目盛を表示
しておけば便利である。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案にかかる硬度計
は、顕微鏡の視野内に試験位置を指示する位置調節自在
な移動点が設けられているので、試料台上で回転移動可
能なステージに試料を載せて試験を行う場合でも、試料
上の希望する位置を確実に試験することが可能であり、
試験位置決定作業を容易かつ高精度に行なうことが可能
となった。この装置を例えば超微小硬度計に適用すれ
ば、従来不可能であった試料の試験も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を実施した材料試験装置の１例をあらわ
す構成説明図、第２図はその試験位置決定装置の正面
図、第３図はその断面図、第４図(a),(b)は従来例の説
明図である。 ６……圧子、７……試料、８……試料台 15……顕微鏡、16……接眼レンズ、30……試験位置決定
装置、31……Ｘ軸、33……Ｙ軸 42,44……位置調節ツマミ、Ｏ……移動点

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧子に試験荷重を負荷する負荷機構と、試
   料の試験位置を観察することのできる顕微鏡と、試料を
   載置するステージと、前記試料を載置したステージが取
   り付けられ前記負荷機構と前記顕微鏡との間で前記試料
   を載置したステージを移動させる試料台とを備えた硬度
   計であって、前記顕微鏡の視野内に予備試験時の試料表
   面の圧痕位置を指示する位置調節自在な移動点を設けた
   ことを特徴とする硬度計。