DE102016219279A1

DE102016219279A1 - Härtetestvorrichtung und eindringkörper der härtetestvorrichtung

Info

Publication number: DE102016219279A1
Application number: DE102016219279.5A
Authority: DE
Inventors: Masaharu Tsujii; Satoko MORI; Takayuki Yamada
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2017-04-13
Also published as: US20170102305A1; JP2017072528A; JP6615561B2; CN107024402A

Abstract

Ein Härtetester legt eine vordefinierte Testkraft auf einen Eindringkörper an und drückt diesen in eine Oberfläche eines Prüfkörpers, um einen Eindruck zu bilden. Der Eindringkörper umfasst einen Eindringkörperspeicher, der für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert. Der Eindringkörper ist lösbar an einer Eindringkörpersäule befestigt. Eine CPU erfasst die Eindringkörperinformationen des an der Eindringkörpersäule befestigten Eindringkörpers aus dem Eindringkörperspeicher und verwendet die erfassten Eindringkörperinformationen zum Durchführen eines vordefinierten Vorgangs und Berechnen einer Härte.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. §119 die Priorität der japanischen Anmeldung Nr. 2015-200648 , eingereicht am 9. Oktober 2015, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit ausdrücklich berücksichtigt ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Härtetester und einen Eindringkörper, der im Härtetester verwendet wird.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein Härtetester ist bekannt, der in der Lage ist, Werte für diverse Materialcharakteristika durch Drücken eines Eindringkörper in einer Oberfläche eines Prüfkörpers zur Bildung eines Eindrucks und kontinuierliches Messen einer Eindruckstiefe des Eindringkörpers während der Bildung des Eindrucks zu berechnen. Beim Härtetester dieses Typs wird die Eindrucktiefe des Eindringkörpers kontinuierlich gemessen. Aus diesem Grund erfordert die Berechnung der Werte für diverse Materialcharakteristika Korrekturen an einer Form eines vorderen Endes des verwendeten Eindringkörpers. Für gewöhnlich werden Vorgänge jedoch durchgeführt, ohne dass ein Benutzer die Form des Eindringkörpers auf Basis einer in den Eindringkörper gravierten Zahl identifiziert und Korrekturwerte für diesen Eindringkörper berechnet und eingibt.
Als Härtetester, der einen zu verwendenden Eindringkörper schnell und zuverlässig identifiziert, wurde ein Härtetester vorgeschlagen, wobei ein Eindringkörper einen Identifikator umfasst, der in der Lage ist, den Eindringkörper zu identifizieren, und wenn der Eindringkörper an einem Eindringkörperanbringungsabschnitt befestigt ist, erfasst der Härtetester Identifikationsinformationen vom Identifikator und identifiziert den Eindringkörper (siehe z. B. die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2006-71415 ).
Der Härtetester der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2006-71415 ermöglicht jedoch nur eine automatische Identifikation eines Eindringkörpers. Aus diesem Grund muss, wenn eine Härtetestung unter Verwendung des Eindringkörpers mit einem anderen Härtetester als dem vorgeschriebenen Härtetester, für den die Korrekturwerte bereits definiert wurden, durchgeführt werden möchte, ein Benutzer erneut die Korrekturwerte zum Korrigieren der Form des vorderen Endes des Eindringkörpers erneut manuell eingeben, was für den Benutzer einen Aufwand darstellt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung verbessert die Bedienbarkeit für einen Benutzer beim Tauschen eines Eindringkörpers zur Verwendung in einem Härtetester unter Verwendung eines lösbaren Eindringkörpers.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung legt ein Härtetester eine vordefinierte Testkraft auf einen Eindringkörper an und drückt diesen in eine Oberfläche eines Prüfkörpers, um einen Eindruck zu bilden. Der Eindringkörper umfasst einen Eindringkörperspeicher, der für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert. Der Härtetester umfasst einen Eindringkörperanbringungsabschnitt, an dem der Eindringkörper lösbar befestigt ist; eine Erfassungseinheit, die Eindringkörperinformationen zu dem am Eindringkörperanbringungsabschnitt befestigten Eindringkörper aus dem Eindringkörperspeicher erfasst; und eine Härteberechnungseinheit, die die von der Erfassungseinheit erfassten Eindringkörperinformationen verwendet, einen vordefinierte Vorgang durchführt und eine Härte berechnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Eindringkörper einen Eindringkörperhauptkörper und eine Halterung zum Halten des Eindringkörperhauptkörpers. Der Eindringkörperspeicher ist innerhalb der Halterung installiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Eindringkörperinformationen Korrekturparameter zum Korrigieren einer Form des Eindringkörpers auf eine ideale Form im vordefinierten Vorgang und führt die Härteberechnungseinheit den vordefinierten Vorgang unter Verwendung der von der Erfassungseinheit erfassten Korrekturparameter durch.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Eindringkörpertyp in den Eindringkörperinformationen umfasst. Der Härtetester umfasst einen Gleichungsspeicher, der den Eindringkörpertyp mit einer Gleichungsberechnungshärte assoziiert und speichert. Die Härteberechnungseinheit wählt gemäß dem von der Erfassungseinheit erfassten Eindringkörpertyp eine Gleichung aus dem Gleichungsspeicher aus und führt den vordefinierten Vorgang durch.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein in einem Härtetester verwendete Eindringkörper in Bezug auf den Härtetester lösbar und umfasst einen Eindringkörperspeicher, der für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Eindringkörper einen Eindringkörperhauptkörper und eine Halterung zum Halten des Eindringkörperhauptkörpers. Der Eindringkörperspeicher ist innerhalb der Halterung installiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen die Eindringkörperinformationen Korrekturparameter zum Korrigieren einer Form des Eindringkörpers auf eine ideale Form in einem vordefinierten Vorgang zur Berechnung der Harte.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Eindringkörpertyp in den Eindringkörperinformationen umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Bedienbarkeit für einen Benutzer beim Tauschen eines Eindringkörpers zur Verwendung in einem Härtetester unter Verwendung eines lösbaren Eindringkörpers verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird in der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeführte Mehrzahl von Zeichnungen unter Verwendung von nicht einschränkenden Beispielen von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen in allen der mehreren Ansichten der Zeichnungen ähnliche Teile darstellen, und wobei:
1 eine schematische Ansicht ist, die einen Härtetester gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein Blockschaubild einer Steuerstruktur des Härtetesters von 1 ist;
die 3A und 3B veranschaulichende seitliche Querschnittansichten eines Eindringkörpers sind, der am Härtetester von 1 befestigt ist;
4 eine beispielhafte Tabelle von Korrekturparametern ist;
5 eine beispielhafte Druckeindruckkurve ist; und
6 ein Ablaufplan ist, der einen Härtetestungsprozess des Härtetesters veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin gezeigten Einzelheiten sind lediglich beispielhaft und dienen der veranschaulichenden Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden dargeboten, um die als am nützlichsten und am einfachsten verständlich angesehene Beschreibung der Grundsätze und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. In dieser Hinsicht wird nicht versucht, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung ausführlicher als für das wesentliche Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich zu zeigen, wobei die Beschreibung in Zusammenschau mit den Zeichnungen dem Fachmann aufzeigt, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
Im Folgenden wird ein Härtetester gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht, die einen Härtetester gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist ein Blockschaubild einer Steuerstruktur des Härtetesters von 1. Ein Härtetester 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein instrumentierter Eindrucktest für die Härte, der in der Lage ist, einen an einen Eindringkörper 3 angelegte Last (Testkraft) und eine Verschiebungshöhe des Eindringkörpers 3 (Eindrucktiefe) kontinuierlich zu überwachen.
Wie z. B. in den 1 und 2 gezeigt, umfasst der Härtetester 100 einen Härtetesterhauptkörper 1, an dem jede Komponente bereitgestellt ist, und eine Steuereinheit 10 zum Durchführen einer Generalsteuerung des Härtetesterhauptkörpers 1.
Der Härtetesterhauptkörper 1 umfasst als Eindruckbildungsmechanismus eine XYZ-Plattform (Prüfkörperplattform) 2, die einen Prüfkörper S in X-, Y- und Z-Richtung verschiebt; einen Lasthebel 4, der an einem Ende davon einen Eindringkörper 3 aufweist, der einen Eindruck im Prüfkörper S bildet; eine Ladeeinheit 5, die eine vordefinierte Last (Testkraft) an den Lasthebel 4 anlegt; eine Verschiebungsmesseinheit 6, die eine Verschiebungshöhe des Eindringkörpers 3 erkennt; eine Bildaufnahmeeinheit 7, die ein Bild des auf einer Oberfläche des Prüfkörpers S gebildeten Eindrucks aufnimmt; eine Anzeige 8; und ein Bedienpult 9.
Die XYZ-Plattform 2 ist so konfiguriert, dass sie gemäß einer Steuersignaleingabe von der Steuereinheit 10 in X-, Y- und Z-Richtungen (d. h. in horizontale und vertikale Richtungen) verschiebt. Der Prüfkörper S wird von der XYZ-Plattform 2 nach vorne/nach hinten, nach links/nach rechts und nach oben/nach unten verschoben, um eine Position des Prüfkörpers S in Bezug auf den Eindringkörper 3 einzustellen. Außerdem hält die XYZ-Plattform 2 den Prüfkörper S mit einer Prüfkörperhalteplattform 2a, so dass der Prüfkörper S, der auf einer Oberseite dieser aufliegt, sich während der Testmessung nicht versetzt.
Der Eindringkörper 3 ist so bereitgestellt, dass er über der XYZ-Plattform 2, auf der der Prüfkörper S platziert ist, vertikal verschiebbar ist. Eine vordefinierte Last wird an den Eindringkörper 3 angelegt und ein Eindringkörperhauptkörper 31 wird vertikal in eine Oberseite des Prüfkörpers S gedrückt, wobei an diesem Punkt an Eindruck in der Oberseite des Prüfkörpers S gebildet wird.
Die 3A und 3B sind veranschaulichende seitliche Querschnittansichten des Eindringkörpers 3, der am Härtetester 100 befestigt ist. Wie z. B. in 3A gezeigt, umfasst der Eindringkörper 3 einen Eindringkörperhauptkörper 31, der in den Prüfkörper S gedrückt wird; eine Halterung 32, in die der Eindringkörperhauptkörper 31 gedrückt wird und die den Eindringkörperhauptkörper 31 hält; und einen Eindringkörperspeicher 33, der in der Halterung 32 installiert ist.
Der Eindringkörperhauptkörper 31 hat einen vorderen Endabschnitt (unterer Endabschnitt), der in einer Form gebildet ist, die von diversen Eindringkörpern vorgegeben wird, wie z. B. einem Vickers-, Berkovic-, Rockwell-, Knoop- oder Brinnell-Eindringkörper. 3A veranschaulicht ein Beispiel, wobei das vordere Ende des Eindringkörperhauptkörpers 31 eine Pyramidenform aufweist. Ein solcher Eindringkörperhauptkörper 31 wird durch Drücken eines hinteren Endabschnitts (oberer Endabschnitt) des Eindringkörperhauptkörpers 31 in die Halterung 32 von der Halterung 32 lösbar gehalten. Der Eindringkörperhauptkörper 31 ist in Bezug auf die Halterung 32 lösbar. Aus diesem Grund ist es, wenn das vordere Ende des Eindringkörperhauptkörpers 31 abgenutzt oder beschädigt wird, möglich, nur den Eindringkörperhauptkörper 31 zu ersetzen.
Die Halterung 32 ist ein zylindrisches Element mit einem Innenraum, der in der Lage ist, den hinteren Endabschnitt des Eindringkörperhauptkörpers 31 aufzunehmen. Der hintere Endabschnitt des Eindringkörperhauptkörpers 31 wird durch das untere Ende der Halterung 32 hineingedrückt. In einem Zustand, in dem der Eindringkörperhauptkörper 31 von der Halterung 32 gehalten wird, ist der obere Endabschnitt der Halterung 32 durch z. B. eine Schraube lösbar an einer Eindringkörperwelle (Eindringkörperanbringungsabschnitt oder Eindringkörperbefestigung) 3a fixiert. Somit sind, wenn der Eindringkörper 3 (Halterung 32) an der Eindringkörperwelle 3a befestigt ist, eine Anschlussklemme, die für den oberen Endabschnitt der Halterung 32 vorgesehen ist, und eine Anschlussklemme, die für die Eindringkörperwelle 3a vorgesehen ist, elektrisch verbunden, wodurch die Übertragung von Eindringkörperinformationen möglich wird (später beschrieben).
Der Eindringkörperspeicher 33 ist z. B. durch einen nicht-flüchtigen Speicher konfiguriert. Eindringkörperinformationen, die für den Eindringkörper spezifisch sind, wie z. B. der Typ des Eindringkörpers, Korrekturparameter und dergleichen, sind im Eindringkörperspeicher 33 gespeichert. Bei diesem Beispiel indiziert der Typ des Eindringkörpers den Typ, zu dem der Eindringkörper 3 gehört, und spezifiziert beliebige der diversen Arten von Eindringkörpern, die in Härtetestern verwendet werden, wie z. B. in Vickers-, Berkovic-, Rockwell-, Knoop- und Brinnell-Härtetestern. Außerdem sind die Korrekturparameter Korrekturwerte zum Korrigieren der Form des Eindringkörpers 3 (der Form des vorderen Endabschnitts des Eindringkörperhauptkörpers 31) auf eine ideale Form, wenn Härteberechnungen durchgeführt werden. Die „ideale Form” bezieht sich auf die Form eines vorderen Endes des Eindringkörperhauptkörpers 31, die Designwerten entspricht. Im Allgemeinen ist es schwierig, die Form des vorderen Endes des Eindringkörperhauptkörpers 31 in die ideale Form (die den Designwerten entspricht) zu bringen, und in der Realität kann das vordere Ende des Eindringkörperhauptkörpers 31 sich biegen oder schräge V-Winkel aufweisen. Aus diesem Grund werden bei der Durchführung der Härteberechnungen, die nachstehend beschrieben, ein Oberflächenbereich (A_s) des Eindringkörpers 3 und eine projizierte Kontaktfläche (A_p) unter Verwendung von für den Eindringkörper 3 spezifischen Korrekturparametern korrigiert.
4 zeigt eine Tabelle T, die beispielhafte Korrekturparameter veranschaulicht. In dem Beispiel von 4 speichert die Tabelle T Korrekturparameter J₁ bis J₈, die in Vorgängen (Formel (2), unten) verwendet werden, um den Oberflächenbereich (A_s) des Eindringkörpers 3 zu berechnen, der anhand der maximalen Eindrucktiefe berechnet wird; und Korrekturparameter J₁ bis J₈, die in Vorgängen (Formeln (4) und (5), unten) verwendet werden, um die projizierte Kontaktfläche (A) zwischen dem Eindringkörper 3 und dem Prüfkörper S bei maximalem Druck zu berechnen. Solche Korrekturparameter werden vorab vom Benutzer berechnet und für jeden Eindringkörper 3 im Eindringkörperspeicher 33 gespeichert.
Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist ein Lasthebel 4 z. B. im Wesentlichen stangenförmig. Der Lasthebel 4 ist mithilfe einer Kreuzfeder 4a an einem ungefähr mittigen Abschnitt davon oben auf einem Sockel fixiert. Der Eindringkörper 3 ist an einem ersten Ende des Lasthebels 4 bereitgestellt, so dass er den Prüfkörper S frei kontaktiert und von diesem von oben getrennt ist, wobei der Prüfkörper S oben auf der Prüfkörperhalterungsplattform 2a aufliegt. Der Eindringkörper 3 drückt gegen die Oberfläche des Prüfkörpers S, um den Eindruck in dieser zu bilden. An einem zweiten Ende des Lasthebels 4 ist eine Kraftspule 5a bereitgestellt, die die Ladeeinheit 5 konfiguriert. Die Ladeeinheit 5 ist z. B. ein Kraftmotor und umfasst die Kraftspule 5a, die am Lasthebel 4 angebracht ist, und einen fixierten Magnet 5b, der so fixiert ist, dass er der Kraftspule 5a gegenüberliegt. Gemäß einer Steuersignaleingabe von der Steuereinheit 10 z. B. verwendet die Ladeeinheit 5 z. B. eine Antriebskraft z. B. zum Drehen des Lasthebels 4. Die Antriebskraft ist eine Kraft, die durch elektromagnetische Induktion zwischen einem Magnetfeld, das vom fixen Magneten 5b in einem Spalt erzeugt wird, und einem elektrischen Strom erzeugt wird, der in der Kraftspule 5a, die im Spalt angeordnet ist, fließt. Durch Drehen des Lasthebels 4 neigt sich das Ende des Lasthebels 4 auf der Seite des Eindringkörpers 3 nach unten und wird der Eindringkörper 3 in den Prüfkörper S gedrückt.
Die Verschiebungsmesseinheit 6 ist z. B. ein Verschiebungssensor vom Typ elektrostatischer Kapazität und umfasst eine bewegliche polare Platte 6a, die an einem Ende des Lasthebels 4 auf der Seite des Eindringkörpers 3 bereitgestellt ist, und eine fixe polare Platte 6b, die an ihrer Stelle fixiert ist, um der beweglichen polaren Platte 6a gegenüberzuliegen. Beispielsweise erkennt die Verschiebungsmesseinheit 6 eine Abweichung der elektrostatischen Kapazität zwischen der beweglichen polaren Platte 6a und der fixen polaren Platte 6b und erkennt somit die Verschiebungshöhe, wenn der Eindringkörper 3 einen Eindruck im Prüfkörper S bildet (die Eindrucktiefe, wenn der Eindringkörper 3 in den Prüfkörper S gedrückt wird). Ein Verschiebungssignal, das auf der erkannten Verschiebungshöhe basiert, wird danach an die Steuereinheit 10 ausgegeben. Darüber hinaus dient der Verschiebungssensor vom Typ elektrostatischer Kapazität als beispielhafte Verschiebungsmesseinheit 6; die Verschiebungsmesseinheit 6 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann z. B. ein Verschiebungssensor vom optischen Typ oder ein Verschiebungssensor vom Wirbelstromtyp sein.
Die Bildaufnahmeeinheit 7 umfasst z. B. eine Kamera und nimmt ein Bild des Eindrucks auf, der vom Eindringkörper 3 oben auf der Prüfkörperhalterungsplattform 2a in der Oberfläche des Prüfkörpers S gebildet wird, z. B. gemäß einer Steuersignaleingabe von der Steuereinheit 10.
Die Anzeige 8 ist z. B. ein Flüssigkristallanzeigefeld und führt eine Anzeigeverarbeitung des Bilds der Oberfläche des Prüfkörpers S, das von der Bildaufnahmeeinheit 7 aufgenommen wird, diverser Arten von Testergebnissen und dergleichen gemäß einer Steuersignaleingabe von der Steuereinheit 10 durch.
Das Bedienpult 9 ist z. B. eine Gruppe von Funktionstasten wie z. B. auf einer Tastatur und wenn diese vom Benutzer betrieben wird, gibt sie ein mit diesem Betrieb assoziiertes Betriebssignal an die Steuereinheit 10 aus. Darüber hinaus kann das Bedienpult 9 auch eine Zeigervorrichtung wie z. B. eine Maus oder einen berührungsempfindlichen Bildschirm, eine Fernsteuerung und andere Betriebseinheiten umfassen. Das Bedienpult 9 kann betrieben werden, wenn der Benutzer eine Anweisungseingabe durchführt, um eine Härtetestung an dem Prüfkörper S durchzuführen, wenn der Benutzer die Testkraft (d. h. die Last) definiert, die an den Eindringkörper 3 angelegt wird, und dergleichen.
Die Steuereinheit 10 umfasst eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 11, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 12 und einen Speicher 13. Über ein Bussystem oder dergleichen ist die Steuereinheit 10 z. B. mit der XYZ-Plattform 2, dem Eindringkörper 3, der Ladeeinheit 5, der Verschiebungsmesseinheit 6, der Bildaufnahmeeinheit 7, der Anzeige 8 und dem Bedienpult 9 verbunden.
Die CPU 11 führt z. B. diverse Steuerprozesse gemäß diversen Verarbeitungsprogrammen zur Verwendung im Härtetester durch, die im Speicher 13 gespeichert sind.
Der RAM 12 umfasst z. B. einen Programmspeicherbereich zum Extrahieren des Verarbeitungsprogramms, das von der CPU 11 ausgeführt wird, und einen Datenspeicherbereich zum Speichern von Eingabedaten oder Verarbeitungsergebnissen, die beim Ausführen der Verarbeitungsprogramme erzeugt werden.
Der Speicher 13 speichert z. B. ein Systemprogramm, das vom Härtetester 100 ausführbar ist; diverse Arten von Verarbeitungsprogrammen, die vom Systemprogramm ausführbar sind; Daten, die zu verwenden sind, wenn die diversen Arten von Verarbeitungsprogrammen ausgeführt werden; und Daten zu Ergebnissen der diversen Prozesse, die von der CPU 11 berechnet werden. Außerdem werden Programme in Form eines vom Computer lesbaren Programmiercodes im Speicher 13 gespeichert. Insbesondere speichert der Speicher 13 z. B. ein Erfassungsprogramm 131, ein Messprogramm 132, ein Härteberechnungsprogramm 133 und einen Gleichungsspeicher 134.
Das Erfassungsprogramm 131 ist ein Programm, das z. B. der CPU 11 ermöglicht, die Eindringkörperinformationen zu erfassen, die im Eindringkörperspeicher 33 des Eindringkörpers 3 gespeichert sind. Insbesondere führt, wenn der Eindringkörper 3 am Härtetester 100 befestigt (elektrisch mit diesem verbunden) ist, die CPU 11 das Erfassungsprogramm 131 aus und erfasst den Typ des Eindringkörpers, die Korrekturparameter (J₁ bis J₈) und dergleichen aus dem Eindringkörperspeicher 33 des Eindringkörpers 3 als Eindringkörperinformationen. Durch Ausführen des Erfassungsprogramms 131 dieser Art ist die CPU 11 eine Erfassungseinheit.
Das Messprogramm 132 ist ein Programm, das z. B. der CPU 11 ermöglicht, die vordefinierte Last an den Eindringkörper 3 bereitzustellen und den Eindringkörper 3 in die Oberfläche des Prüfkörpers S zu drücken, um einen Eindruck zu bilden; und eine Druckeindruckkurve zu messen, die die Verschiebungshöhe des Eindringkörpers 3 (Eindrucktiefe (h)) und die Testkraft (F) erkennt, die während der Bildung des Eindrucks an den Eindringkörper 3 angelegt wird. Insbesondere antwortet, wenn der Benutzer eine Anweisungseingabe an das Bedienpult 9 bereitstellt, um eine Härtetestung des Prüfkörpers S durchführen, die CPU 11 mit dem Ausführen des Messprogramms 132, fuhrt danach den instrumentierten Eindrucktest am Prüfkörper S durch und führt eine Messung der Druckeindruckkurve durch. 5 ist eine beispielhafte Druckeindruckkurve. Nach Bilden eines Eindrucks wird die Druckeindruckkurve erhalten, indem eine an den Eindringkörper 3 angelegte Kraft schrittweise erhöht wird, bis eine definierte maximale Testkraft (F_max) erreicht ist (Lastanlegung), und eine Lastanlegungskurve gemessen wird; und außerdem, nachdem die an den Eindringkörper 3 angelegte Kraft die maximale Testkraft erreicht hat, die an den Eindringkörper 3 angelegte Last schrittweise verringert (Lastentfernung) und eine Entlastungskurve gemessen wird.
Das Härteberechnungsprogramm 133 ist ein Programm, das der CPU 11 ermöglicht, einen vordefinierten Vorgang unter Verwendung der erfassten Eindringkörperinformationen durchzuführen und eine Härte zu berechnen. Insbesondere wählt die CPU 11 eine Gleichung aus dem Gleichungsspeicher 134 in Reaktion auf den Typ des Eindringkörpers in den Eindringkörperinformationen aus, die beim Ausführen des Erfassungsprogramms 131 erfasst wurden. Außerdem ersetzt die CPU 11 die Korrekturparameter (J₁ bis J₈) aus den erfassten Informationen in die ausgewählte Gleichung, führt den Vorgang aus und berechnet die Härte. Durch Ausführen des Härteberechnungsprogramms 133 dieser Art ist die CPU 11 eine Härteberechnungseinheit.
Der Gleichungsspeicher 134 assoziiert und speichert z. B. den Typ des Eindringkörpers und eine Gleichungsberechnungshärte.
Insbesondere werden, wenn die Martens-Härte (HM) berechnet wird, z. B. Gleichungen, die durch die folgende Formel (1) und Formel (2) dargestellt sind, mit einem Berkovic-Eindringkörper und einem Vickers-Eindringkörper assoziiert und danach gespeichert. [Formel 1]
[Formel 2]

A_S(h_max) = 26.43h 2 / max + J₁h_max + J₂h 1/2 / max + J₃h 1/4 / max + J₄h 1/8 / max + J₅h 1/16 / max + J₆h 1/32 / max + J₇h 1/64 / max + J₈h 1/128 / max (2)

Bei diesem Beispiel ist F_max(N) die maximale Testkraft. A_s(h_max) ist ein Oberflächenbereich eines Eindringkörpers, der anhand der maximalen Eindrucktiefe berechnet wird. Außerdem sind J₁ bis J₈ die Korrekturparameter.
Des Weiteren werden, wenn die Eindruckhärte (H_IT) berechnet wird, z. B. Gleichungen, die durch die folgende Formel (3) und Formel (4) dargestellt sind, mit einem Berkovic-Eindringkörper assoziiert und Gleichungen, die durch die folgende Formel (3) und (5) dargestellt sind, mit einem Vickers-Eindringkörper assoziiert und danach gespeichert. [Formel 3]
[Formel 4]

A_P(h_C) = 23.96h 2 / C + J₁h_C + J₂h 1/2 / C + J₃h 1/4 / C + J₄h 1/8 / C + J₅h 1/16 / C + J₆h 1/32 / C + J₇h 1/64 / C + J₈h 1/128 / C (4)

[Formel 5]

A_P(h_C) = 24.50h 2 / C + J₁h_C + J₂h 1/2 / C + J₃h 1/4 / C + J₄h 1/8 / C + J₅h 1/16 / C + J₆h 1/32 / C + J₇h 1/64 / C + J₈h 1/128 / C (5)
Bei diesem Beispiel ist F_max(N) die maximale Testkraft. A_p(h_c) ist eine projizierte Kontaktfläche zwischen dem Eindringkörper und dem Prüfkörper bei maximalem Drücken. Außerdem sind J₁ bis J₈ die Korrekturparameter.
6 ist ein Ablaufplan, der ein Härtetestungsverfahren des Härtetesters 100 veranschaulicht.

Zunächst werden, wenn der Benutzer den Eindringkörper 3 an der Eindringkörperwelle 3a des Härtetesters 100 befestigt, die Anschlussklemmen des Eindringkörpers 3 und der Eindringkörperwelle 3a elektrisch verbunden (Schritt S1).
Danach führt die CPU 11 das Erfassungsprogramm 131 aus und erfasst Eindringkörperinformationen (den Typ des Eindringkörpers, die Korrekturparameter (J₁ bis J₈)), die im Eindringkörperspeicher 33 des Eindringkörpers 3 gespeichert sind (Schritt S2).
Danach führt, wenn der Benutzer eine Anweisungseingabe an das Bedienpult 9 bereitstellt, um eine Härtetestung des Prüfkörpers S durchzuführen, die CPU 11 das Messprogramm 132 aus, drückt danach nach unten auf die Oberfläche des Prüfkörpers S, um einen Eindruck zu bilden, und misst die Druckeindruckkurve (Schritt S3). Außerdem umfasst die Anweisungseingabe des Benutzers eine Ausweisung des Typs des Härtetests (z. B. Martens-Härte (HM) oder Eindruckshärte (H_IT)) und Testbedingungen, die dem Härtetest entsprechen, werden in Reaktion auf die Anweisungseingabe definiert.
Danach führt die CPU 11 das Härteberechnungsprogramm 133 aus, wählt eine Gleichung in Reaktion auf die erfassten Eindringkörperinformationen (Typ des Eindringkörpers) aus, ersetzt die erfassten Eindringkörperinformationen (Korrekturparameter (J₁ bis J₈)) in die ausgewählte Gleichung, führt den Vorgang durch und berechnet die Harte (Schritt S4).
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform legt ein Härtetester 100 eine vordefinierte Testkraft auf den Eindringkörper 3 an und drückt diesen in die Oberfläche eines Prüfkörpers S, um einen Eindruck zu bilden. Der Eindringkörper 3 umfasst den Eindringkörperspeicher 33, der für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert. Der Eindringkörper 3 ist lösbar an der Eindringkörperwelle 3a befestigt. Die CPU 11 erfasst Eindringkörperinformationen des an der Eindringkörperwelle 3a befestigten Eindringkörpers 3 aus dem Eindringkörperspeicher 33 und verwendet die erfassten Eindringkörperinformationen zum Durchführen eines vordefinierten Vorgangs und Berechnen einer Härte. Aus diesem Grund werden im Härtetester Eindringkörperinformationen des befestigten Eindringkörpers 3 ausgelesen und wird die Härteberechnung unter Verwendung der Eindringkörperinformationen durchgeführt. Daher kann, sogar wenn der Eindringkörper 3 verwendet wird, wenn er an einem unterschiedlichen Härtetesterhauptkörper 1 befestigt ist, die Härtetestung durchgeführt werden, ohne dass nach der Änderung Eindringkörperinformationen zum Eindringkörper 3 auf dem Härtetesterhauptkörper 1 registriert werden müssen. Demgemäß kann beim Härtetester 100 unter Verwendung des lösbaren Eindringkörpers 3 die Bedienbarkeit für den Benutzer beim Tauschen des Eindringkörpers 3 zur Verwendung verwenden werden.
Des Weiteren umfasst der Eindringkörper 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Eindringkörperhauptkörper 31 und die Halterung 32, die den Eindringkörperhauptkörper 31 hält. Der Eindringkörperspeicher 33 ist innerhalb der Halterung 32 installiert. Aus diesem Grund wird, wenn der vordere Endabschnitt des Eindringkörpers 3 abgenutzt oder beschädigt wird, nur der Eindringkörperhauptkörper 31 (nur ein Teil des Eindringkörpers 3) ausgetauscht, wodurch eine Kostenverringerung möglich wird.
Des Weiteren umfassen die Eindringkörperinformationen gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Korrekturparameter zum Korrigieren der Form des Eindringkörpers 3 auf die ideale Form in einem vordefinierten Vorgang und führt die CPU 11 den vordefinierten Vorgang unter Verwendung der erfassten Korrekturparameter durch. Aus diesem Grund kann, sogar wenn der zu verwendende Testerhauptkörper 1 geändert wird, eine Härtetestung durchgeführt wird, ohne dass nach der Änderung komplexe Korrekturwerte auf dem Testerhauptkörper 1 registriert werden müssen. [0056] Des Weiteren ist der Typ des Eindringkörpers 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Eindringkörperinformationen umfasst. Die vorliegende Ausführungsform umfasst den Gleichungsspeicher 134, der den Typ des Eindringkörpers 3 mit einer Gleichungsberechnungshärte assoziiert und speichert. Die CPU 11 wählt eine Gleichung gemäß dem erfassten Typ des Eindringkörpers 3 aus dem Gleichungsspeicher 134 aus und führt den vordefinierten Vorgang durch. Aus diesem Grund kann ein Vorgang durchgeführt werden, der dem Typ des Eindringkörpers entspricht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel eines Vickers-Härtetesters angeführt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf andere Härtetester angewandt werden, wie z. B. einen Rockwell-Härtetester. Des Weiteren ist auch eine Konfiguration möglich, bei der die Eindringkörperinformationen neben beim Typ des Eindringkörpers und Korrekturparametern z. B. auch eine Anzahl von Verwendungen umfassen, die eine Verwendungshäufigkeit des Eindringkörpers 3 anzeigt, und bei der die Korrekturparameter gemäß der Anzahl von Verwendungen aktualisiert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel einer Konfiguration angeführt, bei der Gleichungen im Speicher 13 des Härtetesters 100 gespeichert werden. Die Gleichungen können stattdessen jedoch im Eindringkörperspeicher 33 gespeichert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist außerdem ein Beispiel einer Konfiguration angeführt, bei der der Eindringkörper 3 den Eindringkörperhauptkörper 31 und die Halterung 32 umfasst. Es ist jedoch auch eine Konfiguration möglich, die den Eindringkörperhauptkörper 31 und die Halterung 32 integriert.
Es wird angemerkt, dass die vorstehenden Beispiele lediglich erläuternd und keineswegs als die vorliegende Erfindung einschränkend auszulegen sind. Auch wenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird verstanden, dass die Wörter, die hier verwendet werden, beschreibende und veranschaulichende und nicht-einschränkende Wörter sind. Änderungen können im Umfang der beiliegenden Ansprüche, wie derzeit formuliert und geändert, durchgeführt werden, ohne sich vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung in deren Aspekte zu entfernen. Auch wenn die vorliegende Erfindung hier unter Bezugnahme auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hier offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; vielmehr erstreckt sich die vorliegende Erfindung auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und diverse Variationen und Modifikationen können möglich sein, ohne sich vom Umfang der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-200648 [0001]
JP 2006-71415 [0004, 0005]

Claims

Härtetester zum Anlegen einer vordefinierten Testkraft an einen Eindringkörper und Drücken dieses in eine Oberfläche eines Prüfkörpers, um einen Eindruck zu bilden, wobei der Eindringkörper einen Eindringkörperspeicher umfasst, der so konfiguriert ist, dass er für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert, wobei der Härtetester umfasst: eine Eindringkörperbefestigung, die so konfiguriert ist, dass sie den lösbar an dieser befestigten Eindringkörper aufnimmt; eine Erfassungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Eindringkörperinformationen des an der Eindringkörperbefestigung befestigten Eindringkörpers aus dem Eindringkörperspeicher erfasst; und eine Härteberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die von der Erfassungseinheit erfassten Eindringkörperinformationen verwendet, einen vordefinierten Vorgang durchführt und eine Harte berechnet.
Härtetester nach Anspruch 1, wobei: der Eindringkörper einen Eindringkörperhauptkörper und eine Halterung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie den Eindringkörperhauptkörper hält; und der Eindringkörperspeicher innerhalb der Haltung installiert ist.
Härtetester nach Anspruch 1, wobei: die Eindringkörperinformationen Korrekturparameter zum Korrigieren einer Form des Eindringkörpers auf eine ideale Form im vordefinierten Vorgang umfassen, und die Härteberechnungseinheit des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie den vordefinierten Vorgang unter Verwendung der von der Erfassungseinheit erfassten Korrekturparameter durchführt.
Härtetester nach Anspruch 2, wobei: die Eindringkörperinformationen Korrekturparameter zum Korrigieren einer Form des Eindringkörpers auf eine ideale Form im vordefinierten Vorgang umfassen, und die Härteberechnungseinheit des Weiteren so konfiguriert ist, dass er den vordefinierten Vorgang unter Verwendung der von der Erfassungseinheit erfassten Korrekturparameter durchführt.
Härtetester nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: der Eindringkörpertyp in den Eindringkörperinformationen umfasst ist, der Härtetester des Weiteren einen Gleichungsspeicher umfasst, der den Eindringkörpertyp mit einer Gleichungsberechnungshärte assoziiert und speichert, und die Härteberechnungseinheit des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie eine Gleichung gemäß dem von der Erfassungseinheit erfassten Eindringkörpertyp aus dem Gleichungsspeicher auswählt und den vordefinierten Vorgang durchführt.
Eindringkörper, der in einem Härtetester verwendet wird, wobei der Eindringkörper einen Eindringkörperspeicher umfasst, der so konfiguriert ist, dass er für den Eindringkörper spezifische Eindringkörperinformationen speichert, wobei der Eindringkörper in Bezug auf den Härtetester lösbar ist.
Eindringkörper nach Anspruch 6, der des Weiteren umfasst: einen Eindringkörperhauptkörper; und eine Halterung, die so konfiguriert ist, dass sie den Eindringkörperhauptkörper hält, wobei der Eindringkörperspeicher innerhalb der Halterung installiert ist.
Eindringkörper nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Eindringkörperinformationen Korrekturparameter zum Korrigieren einer Form des Eindringkörpers auf eine ideale Form in einem vordefinierten Vorgang zur Berechnung der Härte umfassen.
Eindringkörper nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Eindringkörperinformationen den Eindringkörpertyp umfassen.