JP2000019089A

JP2000019089A - 硬さ試験機用校正装置の校正方法

Info

Publication number: JP2000019089A
Application number: JP10204376A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Tsujii; 正治辻井; Atsushi Nara; 淳奈良; Fumihiko Koshimizu; 文比古輿水
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】硬さ試験機の校正方法において、力計測セン
サがもつヒステリシスや繰返し誤差による動的計測時の
誤差の抑制をはかる。【解決手段】硬さ試験機の校正装置に設けた力計測セ
ンサに試験力（Ｎ）を負荷し同試験力（Ｎ）に対応する
力計測センサの出力（ｍＶ／Ｖ）を測定する校正ポイン
トを複数点設定し、各校正ポイントにおける計測値に基
づいて校正近似式を算出することにより、計測誤差の抑
制を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬さ試験機の校正
に用いられる校正装置の校正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロックウェル硬さ試験の校正装置とし
て、図１に示すようなものが用いられている。すなわ
ち、この校正装置は、力計測センサとしてのロードセル
12，レーザー変位計13およびダミー圧子20をそなえた校
正ユニット10と、ロードセル12の出力を入力されるデー
タ収録装置30とレーザー変位計13の出力を入力される変
位計13Ａと、データ収録装置30のデータを解析するデー
タ解析装置（マイクロコンピュータ）40とをそなえて構
成されている。符号40ａはディスプレイを示している。

【０００３】校正ユニット10は、図２に示すように、ロ
ックウェル試験機１（図１参照）のアンビル取付け部に
アンビル取付け用ネジ２で取り付けられる底枠11をそな
えており、この底枠11の内面にロードセル12が取替え可
能に取り付けられている。そして、試験機１からアンビ
ルと圧子とが取り外されて校正ユニット10が取り付けら
れる。

【０００４】底枠11の周辺４個所に、レーザー変位計13
の保持用ケース14を上下動可能に案内するローラ15をそ
なえた支持柱体16が配設されている。レーザー変位計13
はケース14の内部に保護部材14ａを介して保持され配設
されている。符号14ｂはレーザー変位計13の信号取出し
用リード線を示している。ケース14の底面はロードセル
12の上面と当接するように組み込まれている。

【０００５】支持柱体16は４本設けられており、そのう
ちの１本の支持柱体16ａに受板17が突設され、この受板
17に締付けネジ18のネジ部が螺合している。締付けネジ
18の上端部に左右に腕21がボルト18ｂで取り付けられて
いる。腕21の各内端部は、ケース14の上端部に設けられ
た回動軸に回転可能に接続されるとともに、そのやや外
方寄りを、支持柱体16に軸22で枢支されている。

【０００６】締め付けねじ18のノブ18ａを操作して、弛
めた状態から締付け状態に締付けネジ18を締め付けるこ
とにより、ケース14を介してロードセル12に所定の負荷
を付与することができる。そしてこの状態にセットした
後、校正ユニット10が試験機１に装着される。すなわ
ち、試験機１からアンビルと圧子とが取り外され、その
空所部に校正ユニット10が次の手段で取り付けられる。

【０００７】校正ユニット10の底枠11をアンビル取付け
用ネジ２により試験機１のアンビル取付け部に固定する
とともに、ケース４の頂部に突設したダミー圧子20を試
験機１の圧子取付け穴に挿入して、校正ユニット10の試
験機１への装着が完了する。符号12ａはロードセル12の
信号取出し用リード線を、また符号13ｂはレーザー変位
計の信号取出し用リード線をそれぞれ示している。

【０００８】そして、校正装置のロードセル12の校正
は、次のようにして行なわれる。すなわち、校正ユニッ
ト10を、図１に示すように試験機１に取り付けてから、
ロードセル12の定格（最大計測可能な試験力）を負荷し
（当該ロードセルの定格が２ｋＮのときは２ｋＮの試験
力を負荷する）、そのときのロードセル12の出力（ｍＶ
／Ｖ）をデータ収録装置30に記憶させる。

【０００９】そして定格負荷（力）時の（ロードセル12
の）出力および無負荷時の（ロードセル12の）出力とに
基づいて、力と出力との関係を、マイクロコンピュータ
40に格納してあるデータ解析ソフトウェアによって、
［数１］式に示す一次校正近似式として算出し、マイク
ロコンピュータ40に記憶させる。この［数１］式が当該
校正装置（のロードセル12）の特性をあらわす。

【数１】ｙ＝ａ₁ｘ＋ｂ₁ ここでｙ：力（Ｎ）ｘ：ロードセルの出力（ｍＶ／Ｖ）ａ₁：定数ｂ₁：オフセット

【００１０】なおこれを図示すると、図５のとおりであ
る。そして、従来は、このようにして得られたロードセ
ル特性を有する当該校正装置により、他の硬さ試験機の
校正を行なっている。すなわち、校正の対象となる試験
機に、（当該被校正試験機からアンビルと圧子とを取り
外し、その空所に）校正ユニット10を装着する。

【００１１】校正ユニット10を装着した後、当該被校正
試験機を硬さ試験機の際と同様に操作し、つまり被校正
試験機に任意の試験力ｎを付与（ｎは被校正試験機の表
示部に表示される）し、その時のロードセル12の出力
（電圧）をデータ収録装置30に収録し、コンピュータ40
でその出力と［数１］式とから被校正試験機に実際に作
用している（試験）力Ｎを算出するとともに、コンピュ
ータ40において、函数ｎ＝ｆ（Ｎ）を算出する。これが
当該被校正試験機の特性であり、函数ｎ＝ｆ（Ｎ）を
当該被校正試験機のデータ解析装置にインプットする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、従来
は、校正装置の（ロードセルの）特性を一次校正式で近
似させている。したがって、ロードセルがもつヒステリ
シスや繰り返し誤差により、動的計測（試験力を変化さ
せながら、そのときの試験力およびその試験力に対応し
た変位量を計測すること）に誤差が発生するという問題
点がある。本発明は、このような問題点を解決しようと
するもので、校正ポイントを定格点および零点のほか両
点の間の複数点に設定し、各校正ポイントにおける各試
験力Ｎと、試験力Ｎに対応する力計測センサの各出力ｍ
Ｖ／Ｖとに基づいて校正近似式を算出することにより、
上記の問題点を解決しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、硬さ試験機用
校正装置の校正方法において、同校正装置に設けられた
力計測センサに試験力（Ｎ）を負荷して同試験力に対応
する上記力計測センサの出力（ｍＶ／Ｖ）を測定する校
正ポイントを、同力計測センサの定格試験力を負荷する
定格点および試験力を負荷しない零点ならびに上記の定
格点と零点との間の複数点に設定し、同各校正ポイント
における上記各試験力（Ｎ）と、同各試験力に対応する
上記力計測センサの各出力（ｍＶ／Ｖ）とに基づいて、
上記の試験力（Ｎ）と力計測センサの出力（ｍＶ／Ｖ）
との関係を校正近似式として算出するようにして課題解
決の手段としている。

【００１４】また、上記校正ポイントを、上記の定格点
と零点との間に等間隔に設定して課題解決の手段として
いる。

【００１５】本発明の校正方法によれば、市販の硬さ試
験機に校正装置を装着し、同硬さ試験機を通常の力計測
を行なうのと同様に操作して、校正装置の校正を行なう
ことができる。

【００１６】また、校正ポイントを、定格点および零点
のほか、両点の間の複数点に設定したことにより、力計
測センサがもつヒステリシスや繰り返し誤差による動的
計測時の誤差を抑制できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としての硬さ試験機用校正装置の校正方法について
説明すると、図１はその対象の一例としての校正装置を
示す模式回路図、図２はその校正ユニットを示す縦断面
図、図３はその原理を示すグラフ、図４はその校正手順
を示すフローチャートである。なお、図１，２に示した
ものは、従来の校正装置として、従来の技術の項で説明
したものと実質上同じものである。

【００１８】この実施形態では、校正装置（図１参照）
に取り付けられているロードセル12の校正（校正装置の
校正）を、次のようにして行なう。すなわち、校正ユニ
ット10を、従来の場合と同様に、試験機１からアンビル
と圧子とを取り外してその空所に従来の場合と同様の手
段で装着する。

【００１９】次いで、当該試験機に試験力を負荷するの
であるが、この実施形態では、図３に示すように、試験
力として定格ｋＮを等間隔のＮ₀，Ｎ₁，Ｎ₂，Ｎ₃，・・
・Ｎ₁₀（＝ｋＮ）に１０分割して順次負荷し、各試験力
の負荷時におけるロードセル12の各出力（ｍＶ／Ｖ）ｅ
₁，ｅ₂，ｅ₃，・・・ｅ₁₀をデータ収録装置30を介して
マイクロコンピュータ40に入力し、マイクロコンピュー
タ40に格納されたデータ解析ソフトウェアにより試験力
Ｎとロードセルの出力との関係を、［数２］式に示す多
次元の校正近似式として算出し、これをマイクロコンピ
ュータ40に記憶させる。そしてこの［数２］式が当該ロ
ードセル12の特性をあらわす。

【数２】ｙ＝ａｘ⁵＋ｂｘ⁴＋ｃｘ³＋ｄｘ²＋ｅｘ＋ｆここでｙ：試験力（Ｎ）ｘ：ロードセルの出力（ｍＶ／Ｖ）ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ：定数ｆ：オフセット

【００２０】次に、ロードセルの校正手順の具体例を示
すと、図４に示すフローチャートのとおりである。すな
わちステップＳ₁で校正ポイントの指定（定格試験力を
等間隔に１０点に分割する）を行ない、次いで無負荷と
定格負荷とを３回繰り返し行ない校正準備（予備負荷）
を行なう（ステップＳ₂）。

【００２１】予備負荷が完了すると、無負荷点から順に
定格負荷点まで順次試験力を負荷し、各校正ポイントご
との出力を計測する（ステップＳ₃）。このステップＳ₃
は数回（最大５回）行なう。

【００２２】その後、マイクロコンピュータ40で校正結
果として多次校正近似式を算出するとともに、ディスプ
レイ40ａに表示し（ステップＳ₄）、さらにマイクロコ
ンピュータ40内の解析ソフトウェアに記憶させる（ステ
ップＳ₅）。

【００２３】このような校正を行なった（校正済みの）
校正装置を用いて、市販の硬さ試験機の校正を、従来の
技術の項で述べたのと同様の手段で行なう。すなわち、
市販の硬さ試験機（被校正試験機）に校正装置の校正ユ
ニットを装着し、被校正試験機に任意の試験力ｎ_i（零
負荷を含む）を負荷して、校正装置のロードセル12の出
力ｍＶ／Ｖの計測値と［数２］式とから、実際に被校正
試験機に加えられている試験力Ｎ_iを演算するととも
に、ｎ_i＝ｆ（Ｎ_i）を算出する。これが当該被校正試験
機の特性となる。そして、ｎ_i＝ｆ（Ｎ_i）が当該被校正
試験機のコンピュータにインプットされる。

【００２４】このように、この実施形態の校正方法によ
り校正された校正装置を用いるとき、校正ポイントを多
点としたことにより、硬さ試験機の静的計測（ある決め
られた試験力を加えた時の試験力およびその試験力に対
応した変位量を計測すること）はもちろん、前述の動的
計測も可能となる。

【００２５】また、校正ポイントを多点としたことによ
り、ロードセルがもつヒステリシスや繰り返し誤差を最
小限に抑制することも可能となる。なお、同校正装置の
ロードセルを変えることで、ビッカース硬さ試験機の校
正を行なうことが可能となる。ロードセルの変更は、ノ
ブ18ａ（図２参照）の操作で腕21を弛め、ケース14を引
き抜くことにより、行なうことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような効果が得られる。 (1) 市販の硬さ試験機に校正装置を装着し、同硬さ試験
機を通常の力計測を行なうのと同様に操作して、校正装
置の校正を行なうことができる。 (2) 静的計測はもちろん、校正ポイントを、定格点およ
び零点のほか、両点の間の複数点に設定したことによ
り、力計測センサがもつヒステリシスや繰り返し誤差に
よる動的計測時の誤差を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の校正方法の対称の一例としての校正装
置を示す模式回路図。

【図２】同校正ユニットを示す縦断面図。

【図３】同原理を示すグラフ。

【図４】同校正手順を示すフローチャート。

【図５】従来の校正方法の原理を示すグラフ。

【符号の説明】

１ロックウェル硬さ試験機２アンビル取付け用ネジ 10 校正ユニット 12 力計測センサとしてのロードセル 13 レーザー変位計 30 データ収録装置 40 コンピュータ 40ａディスプレイＮ₀，Ｎ₁，Ｎ₂，・・・Ｎ₁₀ 校正ポイントに負荷する
（試験）力ｅ₀，ｅ₁，ｅ₂，・・・ｅ₁₀ ロードセルの出力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬さ試験機用校正装置の校正方法におい
て、同校正装置に設けられた力計測センサに試験力
（Ｎ）を負荷して同試験力に対応する上記力計測センサ
の出力（ｍＶ／Ｖ）を測定する校正ポイントを、同力計
測センサの定格試験力を負荷する定格点および試験力を
負荷しない零点ならびに上記の定格点と零点との間の複
数点に設定し、同各校正ポイントにおける上記各試験力
（Ｎ）と、同各試験力に対応する上記力計測センサの各
出力（ｍＶ／Ｖ）とに基づいて、上記の試験力（Ｎ）と
力計測センサの出力（ｍＶ／Ｖ）との関係を校正近似式
として算出するようにしたことを特徴とする、硬さ試験
機用校正装置の校正方法。
【請求項２】上記校正ポイントが、上記の定格点と零
点との間に等間隔に設定されていることを特徴とする、
請求項１に記載の硬さ試験機用校正装置の校正方法。