JPH11248614A - グラフ表示機能を有する硬度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 測定された硬度データをグラフ処理して表示
することができる硬度計を提供すること。 【解決手段】 硬度計にグラフィック表示装置を備え、
複数の測定点における硬度に関するデータをグラフ処理
して該グラフィック表示装置にグラフ表示する。また、
再測定をすべき測定点をグラフ表示上で指定して行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステージ上の試験
片の測定点に圧子により圧痕を形成し、形成された圧痕
の形状等により試験片の測定点における硬度を測定する
ことができる硬度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＸＹステージ上の試験片の測定点に圧子
により圧痕を形成し、形成された圧痕の形状等により試
験片の測定点における硬度を測定することができるビッ
カース硬度計が知られている。このビッカース硬度計で
は、ＸＹステージをＸＹ方向に移動することにより、試
験片上の複数の測定点にて硬度を測定することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のビッカ
ース硬度計では、硬度計の有する表示装置に測定された
硬度値等の数値データが表示されるのみで、複数の測定
点の硬度の相関等を把握するのが困難であった。この相
関関係を視覚的（グラフィカル）に見ようとすれば、測
定された硬度データを手書きにてグラフ処理するなどを
していた。

【０００４】本発明の目的は、測定された硬度データを
グラフ処理して表示することができる硬度計を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】実施の形態を示す図１お
よび図２に対応づけて本発明を説明する。上記目的を達
成するために、請求項１の発明は、試験片Ｔ表面の測定
点に試験荷重をかけて圧痕を形成する圧子４Ｃと、形成
された圧痕の形状寸法を測定する測長手段６と、測長手
段６により測定された寸法に基づき測定点での硬度に関
するデータを演算する演算手段１１と、試験片Ｔの複数
の測定点において圧痕を形成すべく、試験片Ｔを載置し
て移動するステージ３とを備えた硬度計に適用され、複
数の測定点における硬度に関するデータをグラフ処理
し、表示手段７にグラフ処理された結果をグラフ表示す
るグラフ表示制御手段１１をさらに備えるようにしたも
のである。請求項２の発明は、請求項１記載の硬度計に
おいて、グラフ表示された複数の測定点の中から少なく
とも一つをグラフ表示上において指定する指定手段７、
８、１１と、指定された測定点に関し再測定を指示する
再測定指示手段７、８、１１と、再測定指示手段７、
８、１１により再測定が指示されたとき、再測定が指示
された測定点についてのデータを、再測定により得られ
た新たな測定点のデータに置き換えるデータ置き換え手
段１１、１２とをさらに備えるようにしたものである。

【０００６】なお、上記課題を解決するための手段の項
では、分かりやすく説明するため実施の形態の図と対応
づけたが、これにより本発明が実施の形態に限定される
ものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】−第１の実施の形態− 以下図面を参照して本発明の第１の実施の形態について
説明する。図１は第１の実施の形態に係る硬度計を正面
から見た図である。硬度計は、試験機本体１と、載置台
２と、試験片Ｔを載置し複数の測定点（計測点）で圧痕
を形成するために試験片ＴをＸ方向（紙面を左右に横切
る方向）およびＹ方向（紙面に対して垂直方向）に移動
する載置台２上に設けられたＸＹステージ３と、５０倍
の対物レンズ４Ａ、１０倍の対物レンズ４Ｂ、試験片Ｔ
に圧痕を形成するための圧子４Ｃを回転切り換え可能に
設けたレボルバ４と、圧子４Ｃに荷重を負荷するための
負荷機構５（図２）と、試験片Ｔを観察するための接眼
レンズ２０を備えた測長部６と、表示装置７と、表示装
置７に重ねて設けられたタッチパネル８とから構成さ
る。なお、ＸＹステージ３には試験片ＴをＸ方向および
Ｙ方向へ送るためのマイクロメータ３Ａ，３Ｂが設けら
れている。ＸＹステージ３は昇降ハンドル３１により昇
降するようになっている。

【０００８】このような構成における試験片の硬度測定
の原理について簡単に説明する。まず、試験片ＴをＸＹ
ステージ３に載置し、マイクロメータ３Ａ、３Ｂにより
試験片Ｔ上の測定点の位置決めを行う。次に、負荷機構
５により所定の荷重でもって先端が四角錐形状をした圧
子４Ｃを試験片Ｔに押しつけ圧痕を形成する。次に、レ
ボルバ４を対物レンズ４Ａあるいは４Ｂに切り換え、測
長部６により圧痕の形状を測定する。例えば、「対角線
長さ測定方式」では、圧痕の対角線長さを測定する。そ
して、圧子４Ｃの四角錐の形状データ、負荷機構５によ
る荷重値、荷重時間、および測定された対角線の長さデ
ータなどにより、所定の計算式でもって硬度を計算す
る。これらの内容は、公知な内容であるため詳細な説明
は省略する。

【０００９】図２は、第１の実施の形態の硬度計のブロ
ック図である。制御部１１はマイクロコンピュータおよ
び周辺部品により構成され、各種計算や硬度計全体の制
御を行う。制御部１１には、測定結果などを記憶する記
憶装置１２、圧子４Ｃを所定の荷重で試験片Ｔに押圧す
る負荷機構５が接続され、また、図１に示した各種指示
を入力するタッチパネル８、測定結果やタッチパネル８
の指示情報を表示する表示装置７、試験片の圧痕の対角
線などの形状データを測定する測長部６も接続される。
タッチパネル８は、表示装置７に重ねて設けられ、表示
装置７の表示はタッチパネル８を透過する。タッチパネ
ル８は表示装置７の表示内容と組み合わせて各種のスイ
ッチを構成し、操作者がタッチパネル８の表示装置７の
表示に対応する部分を指等でタッチすることによりスイ
ッチとしての機能を呈する。以下単にタッチパネルのあ
るスイッチを操作すると言う場合は、表示装置７にその
スイッチを表す表示がされており、その表示に対応する
部分を指等でタッチすることにより、制御部１１はその
スイッチが操作されたことを認識することを言うものと
する。

【００１０】図３は、第１の実施の形態の硬度計による
測定の流れを説明するフローチャートである。説明の便
宜上、操作者が行う操作と制御部１１等が行う操作とを
混在させて説明する。このフローチャートは、操作者が
試験片ＴをＸＹステージ３の所定の位置に載置したとこ
ろから開始する。ステップＳ１で、操作者はＸＹステー
ジ３のマイクロメータメータ３Ａ、３Ｂを操作して試験
片Ｔ上の測定点の位置決めをする。このとき、レボルバ
４は対物レンズ４Ａあるいは４Ｂのどちらかが光軸９上
にセットされ、操作者は接眼レンズ２０を通して試験片
Ｔを見ながら測定点の位置決めをする。ＸＹステージ３
の位置データは操作者がマイクロメータ３Ａ、３Ｂの目
盛りを読むことにより把握される。ステップＳ２で、操
作者はレボルバ４を回転させ光軸９上に圧子４Ｃをセッ
トする。ステップＳ３で、操作者によるタッチパネル８
からの指示入力により、制御部１１は負荷機構５を駆動
して所定の荷重値でもって所定時間圧子４Ｃを試験片Ｔ
に押しつける。これにより試験片Ｔには圧痕が形成され
る。ステップＳ４で、操作者は再度レボルバ４を回転
し、光軸９上に対物レンズ４Ａあるいは４Ｂをセットす
る。光軸９とは上記の通り対物レンズ４Ａあるいは４Ｂ
がセットされたときの対物レンズの光軸であるが、圧子
４Ｃがセットされたときはその圧子４Ｃの中心部すなわ
ち先端部は光軸９上に位置する。

【００１１】ステップＳ５で、圧痕の形状が測定され
る。第１の実施の形態の圧痕の形状測定は、操作者が測
長部６のノブ６Ａ、６Ｂを操作して、接眼レンズ２０か
ら覗いた視野内に表れるカーソルを移動させて、圧子４
Ｃの四角錐により形成された菱形形状の圧痕の対角線長
（Ｌ１、Ｌ２）を測定する。具体的には、操作者がＸ方
向の対角線の両端点にカーソルを合わせたときにタッチ
パネル８の所定のスイッチをオン操作することにより、
その間の距離が測長部６により測定されＸ方向の対角線
として制御部１１に出力される。Ｙ方向の対角線につい
ても同様に行われる。なお、圧子４Ｃの四角錐の対角線
はＸＹステージ３のＸＹ方向に一致するように予め設定
されている。ステップＳ６で、制御部１１は、ステップ
Ｓ５で測定された対角線データを何番目の測定かのデー
タとともに記憶装置１２に記憶する。ステップＳ７で
は、操作者はさらに別の測定点を測定するかを判断し、
測定する場合にはステップＳ１に戻り処理が繰り返され
る。測定を終了とする場合はステップＳ７で操作者はタ
ッチパネル８の測定結果表示スイッチをオン操作する。
これにより、ステップＳ８に進み制御部１１は記憶装置
１２に記憶されたデータにより硬度計算を行うと共にそ
の測定結果を表示する。ステップＳ９では、さらに測定
結果をグラフ表示したい場合に、タッチパネルの所定の
スイッチを操作者がオンすることにより、制御部１１が
測定結果をグラフ処理し、そのグラフ処理した結果を表
示装置７に表示する。

【００１２】図４は、測定結果およびそのグラフ表示の
例を示す図である。図４（ａ）は、ステップＳ８におけ
る数値による測定結果を表示装置７に表示された場合を
示す図である。図４（ａ）において、Ｎｏは何番目の測
定かを示し、ＨＶは測定結果により計算された硬度値を
示し、Ｌ１とＬ２は測定された対角線データ（μｍ）を
示している。図４（ａ）の例では５箇所の測定点で測定
されたことが示されている。図４（ｂ）は図４（ａ）の
データをグラフ化したものである。制御部１１は、横軸
に何番目の測定かを示し、縦軸に硬度値を示してグラフ
処理をして表示装置１２に表示する。第１の実施の形態
の硬度計は簡易なタイプであるためＸＹステージの位置
を自動的に測定する装置を装備していない。しかし、前
もって試験片上のどのような位置をどのような順序で測
定するかを決めておけば、何番目のデータが試験片上の
どの位置であるかを特定することができる。従って、何
番目であるかのデータとその硬度データさえあれば、図
４（ｂ）のような表示をしても試験片の位置と硬度デー
タを視覚的（グラフィカル）に把握できるようになる。
図４（ｃ）は、制御部１１が図４（ａ）の測定結果をヒ
ストグラム表示処理し表示したものである。

【００１３】以上のようにして、グラフ表示することに
より硬度データを視覚的に把握することができる。例え
ば、材料表面を熱処理した場合の有効硬化層評価（どれ
くらいの深さまで目的とする硬度が得られているか）を
する場合、熱処理された材料の断面を端面から順に測定
して図４（ｂ）と同様な表示を行えば、熱処理された表
面からの深さ対硬度のデータを視覚的に得ることができ
る。図５（ａ）は深さ対硬度のデータの表示の例を示す
図である。

【００１４】なお、第１の実施の形態では、試験片に圧
痕を形成する度に圧痕形状を測定して記憶装置１２に記
憶する例を説明をしたが、この内容に限定される必要は
ない。例えば、先にすべての測定点で圧痕を形成し、そ
の後まとめて圧痕の形状を測定するようにしてもよい。
この場合は、全ての測定点での圧痕の形成を終了した
後、接眼レンズ２０を覗きながらマイクロメータ３Ａ、
３Ｂを操作することによりＸＹステージ３を移動させ、
第１の測定点すなわち第１の圧痕の位置まで戻り、順次
圧痕の形状を測定していく。

【００１５】また、第１の実施の形態では、上述した通
りＸＹステージ３の位置データはマイクロメータ３Ａ、
３Ｂの目盛りを操作者が読むことにより把握する例で説
明をしたが、この内容に限定される必要はない。例え
ば、ＸＹステージの位置をデジタル値として出力が可能
なデジタルマイクロメータヘッドなどを装備したＸＹス
テージとしたり、エンコーダなどによりＸＹステージの
移動距離を検出したりして、その結果を制御部１１に入
力するようにして自動的に検出できるようにしてもよ
い。ＸＹステージの位置が制御部１１により自動的に検
出できれば、それにより試験片上の測定点の位置が計算
でき、上述した図４のグラフで、圧痕の位置を正確にグ
ラフ表示することができるようになる。例えば、Ｘ座標
対硬度グラフ、Ｙ座標対硬度グラフ、距離対硬度グラ
フ、深さ対硬度グラフなどを表示することができるよう
になる。図５（ａ）は回数対硬度グラフであり、回数に
より予め決められた順序並びに測定間隔でもってその回
数における深さ（距離）を把握するようにしていたが、
図５（ｂ）に示すようにグラフ上に深さ（距離）値が表
示されより正確なグラフ表示を得ることができるように
なる。例えば、図５（ａ）の３番目のデータが、正確に
は１．５ｍｍを少し切るような位置で測定された場合、
図５（ｂ）ではその内容も正確に表示される。このよう
にＸＹステージの位置を自動的に検出するようにすれ
ば、必ずしも所定の順序で測定する必要はなく、ランダ
ムに測定しても深さや距離をパラメータの一つとしてグ
ラフ処理することが可能となる。

【００１６】また、第１の実施の形態では、操作者がＸ
Ｙステージ３のマイクロメータ３Ａ、３Ｂを手動で操作
することにより、測定点の位置決めをする例で説明をし
たが、この内容に限定される必要はない。例えば、ＸＹ
ステージにＸ方向およびＹ方向の送り機構を設けステッ
ピングモータなどにより駆動して、制御部１１からの指
示によりＸＹステージを駆動するようにしてもよい。ま
た、手動による移動と制御部１１による移動を併用する
ようにしてもよい。このように、ＸＹステージを制御部
１１により自動的に送る機構を設け、上述したＸＹステ
ージの位置センサを設ければ、複数の測定点の位置をタ
ッチパネル８などにより予め指定しておくと、試験片Ｔ
上の測定点の移動を自動で行うことができる。

【００１７】また、第１の実施の形態では、操作者が測
長部６において被測定圧痕にカーソルを合わせることに
より対角線長の測定を行う例で説明をしたが、この内容
に限定される必要はない。例えば、測長部６にＣＣＤな
どによるカメラを設けて圧痕を撮像し、その撮像した圧
痕の画像を画像処理することにより、圧痕の形状を自動
的に測定するようにしてもよい。このような画像処理に
よる自動測長と、上述したＸＹステージの自動送り機構
と、ＸＹステージの自動位置センサとを設ければ、圧痕
の形成から測定まで、さらにはその測定結果をグラフ表
示するところまで全て自動で行うことができるようにな
る。

【００１８】−第２の実施の形態− 第２の実施の形態の硬度計は、第1の実施の形態の図１
および図２と同じ構成を持ち、以下に説明する機能が追
加されていることのみ異なるものである。従って、硬度
計の構成についての説明は省略し、新たに付加された機
能について以下説明をする。

【００１９】図６はこの新たに追加された機能を説明す
るための図である。図６は、第1の実施の形態の図４に
対応する図である。この図６（ａ）では、第３番目の測
定データが特異な値を有している。このことは、図６
（ｂ）あるいは図６（ｃ）を見ることにより一目で分か
る。通常、このような特異な値を示す場合は、測定上の
何らかの不具合があり、測定をやり直すのが一般的であ
る。本実施の形態では、例えば図６（ｂ）に示された特
異なデータに、タッチパネル８のカーソル移動スイッチ
を操作することによりカーソルを合わせ、再測定をする
ことによりそのデータを新たな測定データに置き換える
ようにしたものである。

【００２０】操作者は、図６（ｂ）の表示を見て特異な
データを把握し、再測定をする必要があるかどうか判断
する。この判断にあたっては、図６（ｂ）のようにグラ
フ表示されておりデータの相関が視覚的（グラフィカ
ル）に把握できるので容易に判断することができる。そ
の判断結果により、マイクロメータ３Ａ、３Ｂを操作し
て再測定点を設定する。再測定点の設定方法は、前の測
定がランダムな位置を測定するものであれば今回もラン
ダムに位置を決め、前の測定が試験片上の測定点を順番
にずらしながら測定するものであれば、特異なデータを
示している測定点の近辺を再設定する。このように操作
者が再測定点を設定したのち再測定を行う。

【００２１】図７は、再測定点が設定された後の制御部
１１が再測定を行う手順を示すフローチャートである。
表示装置７には図６（ｂ）の表示がなされていることを
前提とする。まずステップＳ１０１で、制御部１１は、
操作者のタッチパネル８のカーソル移動スイッチの操作
により表示装置７に表示されたカーソル（不図示）を特
異なデータＤ１上に移動する。ステップＳ１０２で、制
御部１１は、操作者のタッチパネル８の再測定スイッチ
のオン操作を認識すると次のステップＳ１０３に進む。
ステップＳ１０３では、制御部１１は負荷機構５を駆動
して所定の荷重値でもって所定時間圧子４Ｃを試験片Ｔ
に押しつける。これにより試験片Ｔには圧痕が形成され
る。

【００２２】ステップＳ１０４で、圧痕の形状が測定さ
れる。圧痕の形状測定は、図３のステップＳ５と同様に
行われる。すなわち、操作者が測長部６のノブ６Ａ、６
Ｂを操作して、接眼レンズ２０から覗いた視野内に表れ
るカーソルを移動させ、２点においてタッチパネル８の
所定のスイッチをオン操作することにより、測長部６は
その２点間の距離を圧痕の対角線長として検出し制御部
１１に出力する。制御部１１は測長部６からの出力デー
タを入力し圧痕の対角線データを得る。次に、ステップ
Ｓ１０５で、制御部１１はカーソルで指定されているＤ
１の測定データを測長部６から入力された新たなデータ
に置き換えて記憶装置１２に記憶する。以後、置き換え
られたデータを基に、第１の実施の形態の図３のステッ
プＳ８、Ｓ９と同様に測定結果を表示しまた測定結果の
グラフ表示をする。

【００２３】以上により、特異なデータがグラフ表示で
容易に把握でき、その特異なデータについて再測定をす
る場合には容易に再測定後のデータに置き換えることが
できる。

【００２４】なお、第１の実施の形態でも説明した通
り、本第２の実施の形態においても、ＸＹステージを制
御部１１により自動的に送る送り機構を設けたり、ＸＹ
ステージの位置データを得るエンコーダなどを設けるこ
とも可能である。このような要素を設けて再測定を行う
場合は、グラフ表示された特異点をカーソルで指示する
だけで、制御部１１は所定の位置までＸＹステージを自
動的に移動させ、そこで試験片上に圧痕を形成すること
ができる。さらに、ＣＣＤカメラなどによる画像処理を
することにより自動測長させれば、グラフ表示された特
異点をカーソルで指示するだけで、データの置き換えま
で全て自動で行うこともできる。

【００２５】また、第１および第２の実施の形態では、
四角錐形状をした圧子により形成された圧痕の対角線長
を測定して硬度を計算する例で説明をしたが、この内容
に限定される必要はない。例えば、三角錐形状をした圧
子を使用したり、窪み深さ測定方式を使用したりしても
よい。すなわち、硬度測定の方法はどのようなものであ
れ、本発明は、複数の測定点で硬度測定を行う全ての硬
度計に適用できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成して
いるので、次のような効果を奏する。請求項１の発明に
よれば、硬度計にグラフィック表示手段を備え、複数の
測定点における硬度に関するデータをグラフ処理して表
示するようにしたので、手間をかけることなく複数の測
定点の硬度に関するデータの相関関係をその場で視覚的
（グラフィカル）に見ることができる。これにより、デ
ータの傾向などを容易に把握することができ、特に異常
データがある場合即座に分かる。請求項２の発明によれ
ば、再測定をすべき測定点をグラフ表示上で指定して行
うことができるので、再測定すべき点を容易に指定する
ことができる。特に、異常データがあったときはグラフ
表示上で容易にその異常データを把握することができ、
その異常データに対して再測定することを容易に指定す
ることができる。さらに、再測定したデータを再測定前
のデータと自動的に置き換えるようにしたので、再測定
後の正確な全体データを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る硬度計を正面から見た
図

【図２】第１の実施の形態の硬度計のブロック図

【図３】測定の流れを説明するフローチャート

【図４】測定結果およびそのグラフ表示の例を示す図

【図５】深さ対硬度のデータの表示の例を示す図

【図６】第２の実施の形態の追加機能を説明するための
図

【図７】再測定を行う手順を示すフローチャート

【符号の説明】

１ 試験機本体 ２ 載置台 ３ ＸＹステージ ４ レボルバ ４Ａ、４Ｂ 対物レンズ ４Ｃ 圧子 ５ 負荷機構 ６ 測長部 ７ 表示装置 ８ タッチパネル ９ 光軸 １１ 制御部 １２ 記憶装置 ２０ 接眼レンズ Ｔ 試験片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試験片表面の測定点に試験荷重をかけて圧
   痕を形成する圧子と、 前記形成された圧痕の形状寸法を測定する測長手段と、 前記測長手段により測定された寸法に基づき測定点での
   硬度に関するデータを演算する演算手段と、 前記試験片の複数の測定点において圧痕を形成すべく、
   試験片を載置して移動するステージとを備えた硬度計に
   おいて、 前記複数の測定点における硬度に関するデータをグラフ
   処理し、表示手段にグラフ処理された結果をグラフ表示
   するグラフ表示制御手段をさらに備えることを特徴とす
   る硬度計。
2. 【請求項２】請求項１記載の硬度計において、 前記グラフ表示された複数の測定点の中から少なくとも
   一つをグラフ表示上において指定する指定手段と、 前記指定された測定点に関し再測定を指示する再測定指
   示手段と、 前記再測定指示手段により再測定が指示されたとき、前
   記再測定が指示された測定点についてのデータを、再測
   定により得られた新たな測定点のデータに置き換えるデ
   ータ置き換え手段とをさらに備えることを特徴とする硬
   度計。