JPH06308004A - Hardness measuring method and measurement device - Google Patents
Hardness measuring method and measurement deviceInfo
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、硬度の測定方法と測定
装置に関する。特にこの方法と装置とは、ロードセルか
らの信号に対して応答を示すものであり、この信号は、
試験片にくぼみを形成する荷重を示し、その後、荷重は
除去される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hardness measuring method and a hardness measuring device. In particular, the method and device show a response to a signal from the load cell, which signal is
The load is indicated which forms a depression in the test piece, after which the load is removed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、特に金属等の硬度、あるいは微小
硬度を測定するシステムとしては、ブリネル、ビッカー
ス、又はロックウェル等の方法が知られている。これら
の方法では、ボールやダイヤモンドの圧子に既知量の重
りを載せて、試験片にくぼみを形成する。重りと圧子と
が取り除かれ、試験片は光学計算装置に移動され、前記
重りと圧子とにより試験片に形成されたくぼみのサイズ
を計測し、硬度を算出している。2. Description of the Related Art At present, methods such as Brinell, Vickers, and Rockwell are known as systems for measuring hardness, particularly minute hardness, of metals and the like. In these methods, a known amount of weight is placed on a ball or diamond indenter to form an indentation in the test piece. The weight and the indenter are removed, the test piece is moved to an optical calculation device, and the size of the recess formed in the test piece by the weight and the indenter is measured to calculate the hardness.
【０００３】[0003]
【発明の概要】本発明は、重りを使用しない押し込み装
置を提供し、さらには、自動化又は半自動化された硬度
測定方法及び装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a weightless push-in device as well as an automated or semi-automated hardness measurement method and device.
【０００４】上記の目的を達成するために、本発明は、
ロードセル装置に圧子を取り付ける方法を採用してい
る。ロードセルは圧子と試験片との間に加わる荷重が増
大するに連れ、荷重に比例した信号を発生する。この信
号により、圧子と試験片との間に予め予定された荷重が
加わったことが分かると、この信号に基づいて荷重の付
加は停止される。また、別の実施例では、荷重が予め設
定された値に達したときのみ、ロードセルからの信号を
得るようにしている。試験片には、圧子と荷重とによっ
てくぼみが形成され、くぼみは、そのサイズを、光学的
に測定され、サイズから硬度が算出される。To achieve the above object, the present invention provides
The indenter is attached to the load cell device. The load cell generates a signal proportional to the load as the load applied between the indenter and the test piece increases. When it is found from this signal that a predetermined load is applied between the indenter and the test piece, the load application is stopped based on this signal. Further, in another embodiment, the signal from the load cell is obtained only when the load reaches a preset value. A dimple is formed on the test piece by an indenter and a load, and the size of the dimple is optically measured, and the hardness is calculated from the size.
【０００５】[0005]
【実施例】以下に図面に基づいて本発明の好ましい実施
例を説明するが、これは本発明の範囲を限定するもので
はない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but they do not limit the scope of the present invention.
【０００６】図１(a) のＭは、顕微鏡を示す。この顕微
鏡は、できれば（出願時に発明者が最良と判断したとこ
ろによると）、Union Optical 社製 Examet 型三眼ヘッ
ド保有の反射光顕微鏡（reflected light microscope)
を使用するとよい。顕微鏡Ｍにはノブ２Ａが備わってお
り、ノブが回転すると、顕微鏡のステージ２は顕微鏡の
光軸に沿って、つまり、図１(a) の上下方向に移動す
る。M in FIG. 1A shows a microscope. This microscope is, if possible (according to the inventor's best judgment at the time of filing), a reflected light microscope with Union Optical's Examet-type trinocular head.
Should be used. The microscope M is provided with a knob 2A, and when the knob is rotated, the stage 2 of the microscope moves along the optical axis of the microscope, that is, in the vertical direction of FIG. 1 (a).
【０００７】ステップモータ１が顕微鏡の側部に設けら
れ、ノブ２Ａとの間にベルト１Ａが掛けられている。ス
テップモータが回転すると、ベルトがステージ２を上述
したように昇降させ、ロードセル５に設けられた圧子４
に試験片３を押し付ける。ステップモータは、好ましく
は、Phytron 社製モデルZSS を使用する。ステップモー
タとノブ間に取り付けるベルト１Ａの配設については、
充分に公知のことであり、さらに説明する必要はないで
あろう。A step motor 1 is provided on the side of the microscope, and a belt 1A is hung between the step motor 1 and the knob 2A. When the step motor rotates, the belt moves up and down the stage 2 as described above, and the indenter 4 provided in the load cell 5 is moved.
The test piece 3 is pressed against. The stepper motor preferably uses a Phytron model ZSS. Regarding the arrangement of the belt 1A attached between the step motor and the knob,
It is well known and needs no further explanation.
【０００８】顕微鏡の光路中にある顕微鏡ステージ２の
表面、すなわち、図１のステージ上面には、電動式の可
動台６が設けられている。この電動式の可動台６で、そ
のテーブル上の試験片３を、圧子４と整合する位置から
顕微鏡の光路上に移動させる。好ましくは、上記可動台
６はMark houser 社製モデルMT MOT 50 ×50とする。圧
子４は、ロードセル５に取り付けるが、この圧子はAlbe
rt Ernehm 社製が望ましい。ロードセル５では、顕微鏡
のステージ２の移動方向、すなわち、図１(a)の上下方
向に圧子に加わる力に比例した信号が得られる。できれ
ば、このロードセルは、Huntlight 社製のモデル505-H
を使用する。An electric movable table 6 is provided on the surface of the microscope stage 2 in the optical path of the microscope, that is, on the top surface of the stage in FIG. With this electric movable table 6, the test piece 3 on the table is moved from the position aligned with the indenter 4 to the optical path of the microscope. Preferably, the movable table 6 is a model MT MOT 50 × 50 manufactured by Mark houser. The indenter 4 is attached to the load cell 5, but this indenter is an Albe
rt Ernehm's product is preferable. In the load cell 5, a signal proportional to the force applied to the indenter in the moving direction of the stage 2 of the microscope, that is, the vertical direction in FIG. If possible, this load cell is a Huntlight model 505-H.
To use.
【０００９】顕微鏡はレンズと照明を取り付けた組立体
Ｌ構成とし、この組立体を使って顕微鏡の光軸に沿った
観察ができる。顕微鏡はビデオカメラ７を有し、顕微鏡
の視野を観察し、くぼみのサイズを測定する。このビデ
オカメラはHitachi 社製を使用した。The microscope has an assembly L structure in which a lens and an illumination are attached, and this assembly can be used for observation along the optical axis of the microscope. The microscope has a video camera 7 and observes the field of view of the microscope to measure the size of the depression. This video camera was made by Hitachi.
【００１０】ステップモータ１、電動式テーブル６、ロ
ードセル５及びビデオカメラ７はいずれも適当なケーブ
ル線を使ってパーソナルコンピュータＣに接続される。
このパーソナルコンピュータには、IBM 社製のモデル38
6 を使用した。The step motor 1, the electric table 6, the load cell 5 and the video camera 7 are all connected to the personal computer C by using appropriate cable lines.
This personal computer includes an IBM model 38
6 was used.
【００１１】本方法による装置を操作する場合、電動式
の移動台６上に試験片３を据え、この移動台６は必要に
応じ、ステージ２が上方に移動するとき、試験片３が圧
子４に当接するようにパーソナルコンピュータＣの制御
操作により試験片の位置決めをする。その後、コンピュ
ータがステップモータを作動させ、ステージ２を上方に
移動させる。When operating the apparatus according to the present method, the test piece 3 is placed on an electric moving table 6, and the moving table 6 optionally moves the test piece 3 upward when the stage 2 moves upward. The test piece is positioned by the control operation of the personal computer C so as to come into contact with the test piece. Then, the computer operates the step motor to move the stage 2 upward.
【００１２】顕微鏡のステージ２が上方に移動すると、
試験片３が上昇して圧子４に当接するようになり、試験
片と圧子間の圧接力は、ステップモータの運転が継続さ
れるにつれて増大し続ける。ロードセルからコンピュー
タに搬送される対応デジタル信号は、圧接力が増大する
のに伴って増大し、最終的には信号値はコンピュータ内
の予定された設定値に見合うようになる。ロードセルか
らの信号を試験片と圧子間での応力値に換算するデータ
は、ロードセルのメーカから提供されるが、応力対信号
の換算技術は、当業者には充分公知であることから、さ
らに詳しく説明する必要はないであろう。When the stage 2 of the microscope moves upward,
The test piece 3 rises to come into contact with the indenter 4, and the pressure contact force between the test piece and the indenter continues to increase as the operation of the step motor continues. The corresponding digital signal delivered from the load cell to the computer increases as the pressure contact force increases and eventually the signal value becomes commensurate with the intended setpoint in the computer. The data for converting the signal from the load cell into the stress value between the test piece and the indenter is provided by the load cell manufacturer, but since the technology for converting the stress to the signal is well known to those skilled in the art, more details are given. I don't need to explain.
【００１３】ロードセルからの信号がコンピュータに予
め設定された値に達すると、コンピュータのプログラム
によりステップモータを停止させる。さらに、パーソナ
ルコンピュータのプログラムによりステップモータは逆
転し、少なくとも、試験片３と圧子４とが接触しない充
分な間隔に開くまで、顕微鏡のステージ２を下降させ
る。パーソナルコンピュータのプログラムにより電動式
の移動台６が駆動され、試験片は顕微鏡の光路内に移動
する。試験片は、こうしてレンズＬにより観察され、く
ぼみのサイズが測定される。When the signal from the load cell reaches a value preset in the computer, the step motor is stopped by the program of the computer. Further, the step motor is reversely rotated by the program of the personal computer, and the stage 2 of the microscope is lowered at least until the test piece 3 and the indenter 4 are opened at a sufficient distance so as not to contact each other. The test piece is moved into the optical path of the microscope by driving the electric moving table 6 by the program of the personal computer. The test piece is thus observed by the lens L and the size of the depression is measured.
【００１４】パーソナルコンピュータのプログラムは、
ビデオカメラにも指示を出して、試験片の観察をさせ
る。プログラムにより電動式移動台に試験片を移動さ
せ、最終的にビデオカメラを用いて、圧子と試験片間の
力により試験片内に生じたくぼみを鮮明に示す視野を観
察する。パーソナルコンピュータのプログラムの視野把
握のためのルーチン操作で、ビデオカメラのくぼみ観察
データから、材料試験片の硬度が測定（計算）される。
ビデオカメラのくぼみ観察と、これから材料硬度を得る
ための視野把握については、Servodata 社製のプログラ
ムを使用した。The program of the personal computer is
Instruct the video camera to observe the test piece. The test piece is moved to a motorized moving table according to a program, and finally a video camera is used to observe a visual field that clearly shows the hollow formed in the test piece due to the force between the indenter and the test piece. The hardness of the material test piece is measured (calculated) from the indentation observation data of the video camera by the routine operation for grasping the visual field of the program of the personal computer.
The program made by Servodata was used for observing the depression of the video camera and grasping the visual field for obtaining the material hardness.
【００１５】パーソナルコンピュータは、好ましくは、
IBM 社製モデル386 を採用する。上記方法と装置による
該パーソナルコンピュータプログラムのフローシートを
図２に示す。The personal computer is preferably
The IBM model 386 is adopted. A flow sheet of the personal computer program according to the above method and apparatus is shown in FIG.
【００１６】図３は、本発明の装置のブロック図であ
る。同図において、パーソナルコンピュータＰＣは、シ
ステム全体を制御するもので、ｘ，ｙ，ｚ軸にモータを
動かすステップモータ制御カード、ロードセルからの信
号を集めるＡ／Ｄカードを制御し、キーボードからのデ
ータを受け取ってプリンタやＰＣモニタに送る。FIG. 3 is a block diagram of the apparatus of the present invention. In the figure, a personal computer PC controls the entire system. It controls a step motor control card that moves a motor on x, y, and z axes, an A / D card that collects signals from a load cell, and data from a keyboard. Received and sent to a printer or PC monitor.
【００１７】Ａ／Ｄカードは、パーソナルコンピュータ
ＰＣに制御され、ロードセルのアナログ信号をデジタル
信号に変換する。ステップモータ制御カードは、パーソ
ナルコンピュータＰＣに制御され、ｘ−ｙテーブルを動
かして、くぼみが形成される位置から顕微鏡で観察され
る位置に移動する。くぼみ観察のために、ｚ軸方向にも
移動できる。The A / D card is controlled by the personal computer PC and converts the analog signal of the load cell into a digital signal. The step motor control card is controlled by the personal computer PC and moves the xy table to move it from the position where the depression is formed to the position where it is observed by the microscope. It is also possible to move in the z-axis direction for dent observation.
【００１８】ｘ−ｙテーブルは、ステップモータ制御カ
ードにより制御され、コンピュータのプログラムにした
がって移動する。Ｚ軸モータは、ステップモータ制御カ
ードにより制御され、テーブルを動かし、試験片をコン
ピュータのプログラムに従って昇降させる。The xy table is controlled by a step motor control card and moves according to a computer program. The Z-axis motor is controlled by a stepper motor control card to move the table and raise and lower the specimen according to a computer program.
【００１９】プリアンプ＋励起装置は、ロードセルから
の信号を増幅した後、応力に比例したアナログ信号をＡ
／Ｄカードに送る。ロードセルは検知した応力に比例す
るアナログ信号を発生する。キーボードは、データ入力
のために使用する。プリンタは、結果やグラフを印刷す
る。モニタＰＣは結果やグラフを表示する。The preamplifier + excitation device amplifies the signal from the load cell and then outputs an analog signal proportional to the stress.
/ Send to D card. The load cell produces an analog signal proportional to the sensed stress. The keyboard is used for data entry. The printer prints the results and graphs. The monitor PC displays the result and graph.
【００２０】本発明は、本発明の記載された実施例に限
定されるものではなく、当業者が想定し得る変形を包含
することは言うまでもない。It goes without saying that the invention is not limited to the described embodiments of the invention but encompasses variants which can be envisaged by a person skilled in the art.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明は次のような多数の利点を有す
る。 (1) 荷重を任意に設定することができ、たとえば、従来
の微小硬度試験機では１０，２５，５０，１００，２０
０，５００，１０００ｇという具合に、たった６〜９種
の重錘しか使用できないのに対し、本発明のロードセル
では５〜２０００ｇの荷重を任意に負荷することがで
き、市販のどの製品よりも荷重範囲が広い。 (2) また、硬度測定を自動的に行うことができる。 (3) 従来のどの試験機よりも短時間で測定できる。一回
の測定で８〜１０秒短縮できる。 (4) 現在利用可能な装置のどのタイプよりも、安価に製
造できる。 (5) 本発明の装置を顕微鏡に組み込んだ場合、（適当な
ソフトウェアの使用により）顕微鏡の利用範囲を拡げ、
金属構造体の映像解析を可能とする。 (6) 連続測定の際、一回毎に異なる重量を自動的に圧子
に負荷することができる。このことは従来の試験機では
不可能なことであった。The present invention has many advantages as follows. (1) The load can be set arbitrarily. For example, in the conventional micro hardness tester, 10, 25, 50, 100, 20
Only 6 to 9 kinds of weights can be used, such as 0,500,1000g, whereas the load cell of the present invention can arbitrarily load a load of 5 to 2000g, which is higher than any commercially available product. Wide range. (2) Further, hardness measurement can be automatically performed. (3) Measurement can be performed in a shorter time than any conventional tester. 8-10 seconds can be saved with one measurement. (4) It is cheaper to manufacture than any type of device currently available. (5) When the device of the present invention is incorporated into a microscope, the scope of use of the microscope is expanded (by using appropriate software),
Enables image analysis of metal structures. (6) When performing continuous measurement, different weights can be automatically applied to the indenter each time. This was not possible with conventional testers.
【図１】(a) は本発明の試験機の構成を示す側面図、
(b) は(a) の丸で囲ったＢ部の拡大図、(c) はパーソナ
ルコンピュータの斜視図である。FIG. 1 (a) is a side view showing a configuration of a testing machine of the present invention,
(b) is an enlarged view of a portion B surrounded by a circle in (a), and (c) is a perspective view of a personal computer.
【図２】本発明の作用を示すフローシートである。FIG. 2 is a flow sheet showing the operation of the present invention.
【図３】本発明の装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of the device of the present invention.
１ ステップモータ ２ 顕微鏡ステージ ３ 試験片 ４ 圧子 ５ ロードセル ６ 電動移動台 ７ ビデオカメラ Ｍ 顕微鏡 1 Step Motor 2 Microscope Stage 3 Specimen 4 Indenter 5 Load Cell 6 Motorized Moving Table 7 Video Camera M Microscope
Claims (2)
た圧子とを相互に充分に圧接し、圧子で試験片にくぼみ
を形成する工程と、 ロードセルからの信号により、試験片と圧子との間に所
定の力が加わったのを確認する工程と、 該所定の力が加わった時点で圧接を停止する工程と、 該試験片に形成されたくぼみを光学的に測定して前記材
料の硬度を求める工程と、を有することを特徴とする材
料の硬度測定方法。1. A step of sufficiently press-contacting a test piece of material and an indenter attached to a load cell with each other to form a recess in the test piece by the indenter, and a signal from the load cell between the test piece and the indenter. The step of confirming that a predetermined force is applied to the test piece, the step of stopping the pressure contact when the predetermined force is applied, and the indentation formed in the test piece is optically measured to determine the hardness of the material. A method for measuring hardness of a material, comprising:
た圧子とを相互に充分に圧接し、圧子で試験片にくぼみ
を形成する手段と、 ロードセルからの信号により、試験片と圧子との間に所
定の力が加わったのを確認する手段と、 該所定の力が加わった時点で圧接を停止する手段と、 該試験片に形成されたくぼみを光学的に測定して前記材
料の硬度を求める手段と、を有することを特徴とする材
料の硬度測定。2. Between the test piece of the material and the indenter attached to the load cell, a means for forming a depression in the test piece with the indenter, and a signal from the load cell between the test piece and the indenter. Means for confirming that a predetermined force is applied to the test piece, means for stopping the pressure contact at the time when the predetermined force is applied, and the indentation formed in the test piece is optically measured to determine the hardness of the material. A hardness measurement of the material, which comprises:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5298099A JPH06308004A (en) | 1993-02-25 | 1993-11-29 | Hardness measuring method and measurement device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3643693 | 1993-02-25 | ||
| JP5-36436 | 1993-02-25 | ||
| JP5298099A JPH06308004A (en) | 1993-02-25 | 1993-11-29 | Hardness measuring method and measurement device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06308004A true JPH06308004A (en) | 1994-11-04 |
Family
ID=26375494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5298099A Withdrawn JPH06308004A (en) | 1993-02-25 | 1993-11-29 | Hardness measuring method and measurement device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06308004A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013141223A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 株式会社明治 | Yogurt firmness evaluation method and yogurt firmness evaluation device |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP5298099A patent/JPH06308004A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013141223A1 (en) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 株式会社明治 | Yogurt firmness evaluation method and yogurt firmness evaluation device |
| JPWO2013141223A1 (en) * | 2012-03-21 | 2015-08-03 | 株式会社明治 | Method for evaluating hardness of fermented milk and apparatus for evaluating hardness of fermented milk |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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