JP2002286604A

JP2002286604A - 板状金属材料の多試験項目連続試験装置

Info

Publication number: JP2002286604A
Application number: JP2001085027A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 雅之小林; Kengo Higaki; 賢吾檜垣; Kazuya Terashita; 和也寺下; Hirotada Kawai; 弘忠川合
Original assignee: JT Tohsi Inc; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; JT Tohsi Inc
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】板状金属材料の材料試験において複数の試験項
目の試験を１枚の試験片を使用して連続的に行なう。【解決手段】この試験装置は、表面性状試験装置
（３），硬さ試験装置（５），引張試験装置（６）のう
ち２以上の装置、およびこの試験工程順に試験片を搬送
する試験片搬送装置（７）、試験片の搬送及び各試験装
置における試験作業を自動操作する制御装置を備えてい
る。所望により、試験片の板厚測定・板厚公差の合否判
定を行なう測寸装置（２）、表面調整研磨装置（４）、
および最先工程の装置に対する試験片供給装置（１）等
が配置された構成とされる。試験片は複数の試験項目の
実施に必要な面積サイズに調製したものを使用する。引
張試験を行なう場合は、平行部の両端（引張試験におけ
る把持部）を大きめのサイズに調製し、把持部表面を表
面特性や硬さ測定のの試験面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の板状金属材料の機械
特性を測定する試験装置の改良に係り、詳しくは表面性
状（光沢度，表面粗さ等），硬さ，引張り特性等の複数
の試験項目にわたる機械特性を、１枚の試験片を用いて
連続的に自動で測定することができるようにした自動機
械試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属材料の機械特性の試験として、引張
り試験（引張り強さ，伸び等の測定）、硬さ試験（ビッ
カース硬さ，ロックウエル硬さ等の測定）、表面性状試
験（光沢度，表面粗さ(Ra,Rmax,Rz，表面のうねり)等の
測定）などが行なわれる。従来、これらの材料試験はそ
れぞれ独立した個別の試験装置により行なわれ、試験結
果を上位のコンピュータで収束し材料試験結果としてい
る。

【０００３】上記の各材料試験に供される試験片は、図
５に示すように、引張試験片（同図(1)）、硬さ試験片
（同図(2)）、表面粗さ試験片（同図(3)）、光沢度試験
片（同図(4)等、各試験ごとに異なる形状・サイズを有
するものが使用されている。これらの試験片（ｔ_１）〜
（ｔ_４）は、試験作業員が、試験対象となる板状金属材
料の母サンプルを製造ラインから採取したうえ、母サン
プルから剪断機で切り出し、各試験片毎に必要な加工、
即ち引張試験片のJIS規格規定を満たす平行部の切削加
工、硬さ測定用試験片では測定準備としての表面調整研
磨（めっき鋼板の場合のめっき層除去，表面研磨等）、
および表面光沢試験片および表面粗さ試験片のバリ取り
等を行なうことにより調製されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の材料
試験は相互の連結がなく、材料特性ごとに独立した試験
装置で実施され、かつ試験項目毎に形状・サイズの異な
る試験片を用意する必要があり、試験作業員の作業負荷
の増加につながっている。試験作業員の作業負荷の増加
は、他の試験作業の妨げとなり、予定された試験の結果
出力遅れ（試験遅れ）、および試験結果待ちの製品の出
荷遅れの要因となり、更にはこれを緩和するための要員
増加（労務費の増加）といった問題を付随する。また、
同一の母サンプルから多数の試験片を切り出すために、
大きい母サンプルが必要となり、製品歩留りの低下にも
つながっている。試験装置に対する試験片の供給および
試験済み試験片の取出し・回収作業についても、各試験
装置毎に重複して実施しなければならないため、上記と
同様の問題がある。本発明は板状金属材料の材料試験に
関する上記問題を解消することを目的としてなされたも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の板状金属材料の
試験装置は、１枚の試験片を使用して複数の試験項目の
機械特性を連続的に自動測定するものであり、表面性状
試験装置，硬さ試験装置，引張試験装置のうち２以上の
装置、およびこの試験工程順に試験片を搬送する試験片
搬送装置を有すると共に、試験片の搬送および各試験装
置における試験作業を自動操作する制御装置を備えた構
成を有している（請求項１）。

【０００６】本発明の試験装置は、所望により、表面性
状試験装置、硬さ試験装置、又は引張試験装置の前工程
側に、試験片の板厚測定又は／及び板厚公差の合否判定
を行なう測寸装置が配置された構成（請求項２）、硬さ
試験装置の前工程側に、硬さ試験の前処理として硬さ試
験面の表面調整研磨を行なう表面調整研磨装置が配置さ
れた構成が与えられる（請求項３）。

【０００７】また、本発明の試験装置は、所望により、
最先工程の装置に試験片を１枚ずつ送給する試験片供給
装置を備えた構成が与えられる（請求項４）

【０００８】本発明の試験装置における上記表面性状試
験装置は、代表的には表面光沢度測定装置及び／又は表
面粗さ測定装置からなる（請求項５）。

【０００９】本発明の試験装置に供される試験片とし
て、例えば、引張試験用試験片（JISZ2201）の規格を満
たすと共に、その試験片の把持部（引張試験のつかみ部
となる試験片端部）を、表面性状試験，硬さ試験等の試
験面とするに必要な大きさ（面積サイズ）に調製した形
状を有するものが使用される（請求項６）。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例を示
す図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の装
置構成の一例を示し、図２は同装置による試験作業フロ
ーを示している。図中、３は表面性状試験装置、５は硬
さ試験装置、６は引張り試験装置、７は試験片搬送装置
である。

【００１１】図示のようにこの実施例は、表面性状試験
装置（３）と硬さ試験装置（５）と引張り試験装置
（６）の３つの試験装置を具備すると共に、表面性状試
験装置部（３）の前工程装置として、試験片の板厚測定
又は／及び板厚公差の合否判定を行なう測寸装置
（２）、および表面性状試験装置（３）と硬さ試験装置
（５）との間に、硬さ試験の前処理として硬さ試験面の
表面調整研磨を行なう表面調整研磨装置（４）を設け、
かつその最先工程の装置（この場合は測寸装置２）の前
に試験片供給装置（１）を配置した装置構成を有してい
る。

【００１２】試験片供給装置（１）は試験片をストック
し、ストックされた試験片を１枚ずつ最先工程の測寸装
置（２）に自動供給する。上記表面性状試験装置（３）
は、光沢度測定装置（3.1）と表面粗さ測定装置（3.2）
とを備え、硬さ試験装置（５）はロックウエル硬度測定
部（5.1）とビッカース硬度測定部（5.2）を備えてい
る。

【００１３】試験片搬送装置（７）は、コンベア（7.
1）とその終端側に位置する搬送用ロボット（例えば水
平回転アームを有する円筒座標タイプ）（7.2）とから
構成されている。該ロボット（7.2）のアームの旋回軌
跡上に、硬さ試験装置（５）および引張試験装置(６)が
配置されている。試験片供給装置（１）から測寸装置
（２）に供給された試験片は、搬送コンベア（7.1）で
表面性状試験装置（３）、表面研磨装置（４）へ順次搬
送され、ついでロボット（7.2）のアーム旋回動作によ
り、硬さ試験装置（５）および引張試験装置層（６）へ
順次搬送される。

【００１４】図３は、本発明試験装置に供される試験片
として、引張試験が行なわれる場合に使用される試験片
の形状例を示している。この試験片（Ｔ_１）は、金属材
料引張試験片（ＪＩＳＺ２２０１）の規格規定を充
足し、かつ引張試験時に引張試験装置が試験片を把持す
る部分である両側端部を大き目の面積サイズに調製され
た形状を与えられている。

【００１５】試験片（Ｔ_１）の把持部（イ）を大き目の
面積サイズに調製しているのは、把持部（イ）の表面
を、表面性状試験、硬さ試験等を行なう試験面として利
用するためである（把持部の表面は表裏両面を試験面と
してよい）。把持部（イ）の表面には、硬さ試験の測定
準備として表面調整研磨やめっき層の除去（試験片がめ
っき鋼板の場合）等を施されるが、試験片（Ｔ_１）の平
行部はその影響を受けない。従って、把持部（イ）を試
験面とする上記諸試験が実施されても、その後に行なう
引張試験の試験値に影響を及ぼすことはない。

【００１６】上記試験片（Ｔ_１）の一例として、ＪＩＳ
Ｚ２２０１規格の５号試験片で、平行部の幅(W)２
５mm,平行部の長さ(P)６０mm,標点距離(L)５０mm,肩部
の半径(R)２０mmであって、把持部（イ）の大きさは、
幅(B)３０mm,長さ(A)８０mmである形状を有するものが
挙げられる。

【００１７】図４は、本発明に使用される試験片の他の
形状例を示している。この試験片（Ｔ_２）は、前記図３
の試験片（Ｔ_１）と異なって、引張試験を行なわない場
合に使用される試験片であり、従って図示のように単な
る矩形平面形状を有するものであってよい。但し、従来
のように単一試験項目の試験を行なう試験片と異なっ
て、複数項目の試験（表面性状試験，硬さ試験等）に必
要な表面積が確保されるように大き目の面積サイズの形
状に調製することを要する。

【００１８】次に本発明の試験装置における試験作業フ
ローについて、前記図１の装置構成を例に挙げて説明す
る。試験片は前記図３に示した形状を有する試験片（Ｔ
_１）を使用するものとする。製造ラインより採取された
母サンプルは、試験分析用ワークステーション（１１）
で必要な試験項目を確認された後、母サンプルから試験
片（Ｔ_１）が作成される。作成された試験片（Ｔ_１）は
試験片供給装置（１）にセットされ、同装置（１）から
１枚ずつ最先工程装置の測寸装置（２）に自動送給され
る。

【００１９】試験片（Ｔ_１）は測寸装置（２）で板厚を
測定されると共に、異材防止のために、ホストコンピュ
ータ（１０）から試験分析用ワークステーション（１
１）を介して送信されてきた板厚情報と実測値とを照合
され、不一致であればエラーとされ、合致していれば、
次工程の表面性状試験装置（３）に搬送される。

【００２０】表面性状試験装置（３）に搬送された試験
片（Ｔ_１）は、把持部（イ）の表面を試験面として、表
面光沢度測定装置（3.1）による表面光沢度、および表
面粗さ測定装置（3.2）による表面粗さ(Ra,Rmax,Rz，表
面のうねり等)が測定される。表面粗さの測定は、例え
ば触針式粗さ計により行なわれる。触針式粗さ計による
表面粗さ試験の試験面には測定痕が残るので、試験片把
持部（イ）の同一面域を、触針式粗さ計による表面粗さ
測定と表面光沢度測定の試験面とする場合は、表面粗さ
試験に先行して表面光沢度を測定する配置構成とすれ
ば、上記測定痕の光沢度試験に及ぼす影響を避けること
ができる。

【００２１】表面性状試験装置（３）での試験を済ませ
た試験片（Ｔ_１）は、同装置（３）から硬さ試験装置
（５）へ搬送される。硬さ試験の測定準備として、試験
面（把持部イの表面）の表面調整研磨を要する場合は、
表面研磨装置（４）による処理（例えば,ビッカース硬
さ測定に必要な表面研磨、めっき鋼板である場合のめっ
き層の除去と表面調整研磨等）を経由して硬さ試験装置
（５）へ送り込まれる。

【００２２】硬さ試験装置(５)は、図の例では、ロック
ウェル硬度計（５_１）とビッカース硬度計（５_２）が配
置されており、そのいずれか一方又は両方の硬度計によ
る硬さ測定が行われる。ついで試験片（Ｔ_１）は、硬さ
試験装置(５)から引張り試験装置（７）へ搬送され、同
装置で引張特性（引張り強さ,伸び,ｒ値等）を測定され
る。こうして所定の試験を終えた試験片（Ｔ_１）は、引
張試験での破断位置をＣＣＤカメラ等で検出されたう
え、事前に設定した破断位置区分毎に分別されて張試験
装置(７)から排出され回収される。

【００２３】上記実施例では、表面性状試験装置（３）
と硬さ試験装置（５）と引張試験装置（６）とによる３
つの材料試験を連続的に実施する場合について説明した
が、これに限定されない。例えば、表面性状試験装置
（３）での試験を省略し、硬さ試験装置（５）と張試験
装置（６）とによる２つの材料試験（硬さ試験と引張試
験）を行ない、または硬さ試験装置（５）での試験を省
略し、表面性状試験装置（３）と引張試験装置（６）と
による２つの材料試験（表面性状試験と引張試験）を行
ない、あるいは表面性状試験装置（３）と硬さ試験装置
（５）とによる２つの材料試験（表面性状試験と硬さ試
験）を行なう等の作業形態が採られる場合もある。測寸
装置（２）や表面調整研磨装置（４）における作業の実
施の有無についても同様である。要するに複数の試験作
業を連続実施する形態は、指定された試験項目・試験条
件等に応じて任意に選択される。引張試験を要しない場
合は、上記試験片（Ｔ_１）に代え、図４の試験片
（Ｔ_２）を使用すればよい。

【００２４】本発明の材料試験における各装置の作業条
件等は、ホストコンピュータ（１０）から試験分析用ワ
ークステーション（１１）を介して各装置に送信され、
また各試験装置で得られた試験値は、それぞれの制御盤
からワークステーション（１１）を介してホストコンピ
ュータ（１０）に送信され収束管理される。このように
１つの試験片で複数の材料特性の試験が連続して自動的
に遂行される。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、複数の試験項目の材料
特性、例えば表面光沢度試験,表面粗度試験,硬さ試験,
引張り試験等の試験を１つの試験片で連続的に自動で行
なうことができる。このため、 (1)製造ラインからの母サンプルの採取および母サンプ
ルからの試験片調製等、試験作業員の作業負荷が軽減さ
れる。各試験装置毎に行なわれていた試験片の供給作業
（試験装置へのセットおよび試験片の照合作業）、およ
び試験済み試験片の回収作業も大幅に削減される。 (2)試験作業員の作業負担軽減は、作業ピーク時の作業
員不足による他の試験の試験遅れ防止に奏効し、試験結
果待ちの製品出荷遅れの問題を緩和解消すると共に、試
験作業の合理化、労務費の低減等の効果をもたらす。 (3)材料試験に必要な試験片の数量が少なくなるので、
製造ラインから採取する母サンプルも小さくて済み、歩
留り向上にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成の一例を模式的に示す平面説
明図である。

【図２】本発明における作業フローの一例を示す図であ
る。

【図３】本発明に使用される試験片の形状説明図であ
る。

【図４】本発明に使用される試験片の形状説明図であ
る。

【図５】従来の試験片を示す形状説明図である。

【符号の説明】

１：試験片供給装置２：測寸装置３：表面性状試験装置 3.1：表面光沢度測定装置 3.2：表面粗度測定装置４：表面調整研磨装置５：硬さ試験装置 5.1：ビッカース硬さ測定装置 5.2：ロックウェル硬さ測定装置６：引張り試験装置７：試験片搬送装置 7.1：搬送用コンベア 7.2：搬送用ロボット 10：ホストコンピュータ 11：試験分析用ワークステーションＴ_１：本発明の多項目試験用試験片Ｔ_２：本発明の多項目試験用試験片ｔ_１〜ｔ_４：従来の試験片ｔ_１：引張試験片ｔ_２：硬さ試験片ｔ_３：表面粗度試験片ｔ_４：光沢度試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 3/42 Ｇ０１Ｎ 3/42 Ｚ 33/20 33/20 Ｇ (72)発明者檜垣賢吾大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社堺製造所内 (72)発明者寺下和也大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社堺製造所内 (72)発明者川合弘忠愛知県豊橋市北島町北島202 ジェイティトーシ株式会社内Ｆターム(参考） 2F069 AA46 AA57 AA68 BB40 CC06 DD15 DD30 GG01 GG04 GG06 GG07 GG12 GG59 GG65 HH04 HH30 LL03 MM23 MM34 PP01 PP08 QQ01 2G055 AA01 AA12 BA09 BA14 FA01 2G061 AA01 AB01 CA01 CB01 CC14 CC16 CC18 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１枚の試験片を使用して複数の試験項目
の機械特性を連続的に測定する試験装置であって、表面
性状試験装置，硬さ試験装置，引張試験装置のうち２以
上の装置、およびこの試験工程順に試験片を搬送する試
験片搬送装置を有すると共に、試験片の搬送および各試
験装置における試験作業を自動操作する制御装置を備え
ていることを特徴とする板状金属材料の多試験項目連続
試験装置。
【請求項２】表面性状試験装置、硬さ試験装置、また
は引張試験装置の前工程側に、試験片の板厚測定又は／
及び板厚公差の合否判定を行なう測寸装置が配置されて
いる請求項１に記載の板状金属材料の多試験項目連続試
験装置。
【請求項３】硬さ試験装置の前工程側に、硬さ試験の
前処理として硬さ試験面の表面調整研磨を行なう表面調
整研磨装置が配置されている請求項１又は２に記載の板
状金属材料の多試験項目連続試験装置。
【請求項４】試験片を最先工程の装置に１枚ずつ供給
する試験片供給装置が配置されている請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の板状金属材料の多試験項目連続試験
装置。
【請求項５】表面性状試験装置は、表面光沢度測定装
置及び／又は表面粗さ測定装置からなる請求項１〜４の
いずれか１項に記載の板状金属材料の多試験項目連続試
験装置。
【請求項６】試験片は、引張試験片の規定を充足する
と共に、引張試験でのつかみ部となる試験片端部（把持
部）は表面性状試験、硬さ試験に必要な大きさを有する
形状に調製されている、引張試験装置を配置されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の板状金属材料の多
試験項目連続試験装置。