JP2004340655A - Rockwell hardness testing machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロックウェル硬さ試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧子により試料表面に試験力を負荷して圧痕を形成させ、その圧痕の深さからその試料の硬さを評価するロックウェル硬さ試験機が知られている(例えば、特許文献1等)。
ロックウェル試験では、まず、試料に初試験力F0を加えた状態に保持した後、圧子に押付け力を徐々に負荷して最終的に試験力F1で圧子を試料に押し付ける。その後、圧子から試験力F1を取り除いて初試験力F0の状態に戻し、このときの圧子の試料に対する押し込み深さを測定する。
具体的には、初試験力F0における圧子の試料に対する押し込み深さh0と試験力F1を取り除いて初試験力F0に戻したときの押し込み深さh1との差に基づきロックウェル硬さHRC(Cスケールの場合)を算出する。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−105182号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロックウェル硬さ試験において、最終的なロックウェル硬さのみならず、材料特性を評価するため、圧子の侵入量と力の関係を調査したいというニーズがある。
しかしながら、従来のロックウェル硬さ試験機の場合には、圧子の侵入量と力の関係データをリアルタイムで獲得することは困難であった。このようなことを行おうとすると、ロックウェル硬さ試験にロードセルを取り付けてアナログの力データとリニアゲージによる圧子侵入量データとを、サンプリング装置を用いて同時に取り込むより方法がなく、コストがかかるという問題があった。
【0005】
また、圧子に力が加わると、ロックウェル硬さ試験機の機体が歪むので、リニアゲージにより得られる値は、圧子侵入量と機体歪み量とが混在した値となってしまい、圧子侵入量を正確に求めるのは困難であった。
【0006】
本発明の課題は、圧子侵入量と力の関係を容易、且つ正確に調査することができるロックウェル硬さ試験機を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する為、請求項1記載の発明は、ロックウェル硬さ試験機(1)において、例えば、図1〜3に示すように、
力を発生させる力発生部(例えば、荷重アーム作動部6)と、
前記力発生部で発生した力を圧子(3)に伝達する力伝達部(例えば、荷重アーム4)と、
前記力発生部で発生した力により弾性変形する弾性部材(例えば、板バネ7)と、
前記弾性部材の弾性変位量を検出する弾性変位量検出手段(例えば、バネ変位量センサ64)と、
前記弾性変位量検出手段の検出結果に基づいて前記圧子に作用する力を算出する力算出手段(例えば、CPU93など)と、
力が伝達された前記圧子が、試料台に載置された試料に押し込まれる時の圧子の変位量を計測する圧子変位量計測手段(例えば、アーム位置センサ8)と、
前記弾性変位量検出手段により検出される弾性変位量と、前記圧子変位量計測手段により計測される圧子変位量とを同期サンプリングするサンプリング手段(例えば、CPU93など)と、
前記力算出手段により算出された力に基づいて、前記圧子変位量計測手段によって計測された圧子変位量から、前記圧子を介して伝達される力に応じて生じる前記試料台を含む機体の歪み分を補正する機体歪み補正手段(例えば、CPU93など)と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記弾性変位量に基づいて力算出手段により算出された力と、当該弾性変位量に同期してサンプリングされた前記圧子変位量に基づいて前記機体歪み補正手段により補正された圧子変位量とを、出力手段(例えば、表示装置11)に出力する出力制御手段(例えば、CPU93など)と、を備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の発明によれば、弾性部材の弾性変形量に基づいて圧子に伝達される力が算出されるので、ロードセルのような高価なものを用いることなく、安価に試験力を計測することができる。
また、サンプリング手段によって同期サンプリングされた弾性変位量に基づく力と、圧子侵入量とが出力手段に出力されるので、力と圧子侵入量との関係を容易に調査することができる。
更に、機体歪み補正手段により、力算出手段によって算出された力に基づいて、圧子を介して伝達される力に応じて生じる前記試料台を含む機体の歪み分が、圧子変位量計測手段によって計測された変位量から補正されるので、より正確な力と圧子侵入量との関係を求めることができる。
【0009】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の硬さ試験機において、
前記機体歪み補正手段は、
前記力算出手段により算出された力と、前記圧子変位量計測手段によって計測された、前記圧子を介して試料に伝達される力に応じて生じる機体歪み量を記憶する記憶手段(例えば、記憶部94)と、
圧子変位量計測時に、前記力算出手段により算出された力に応じた機体歪み量を前記記憶手段から読み出して、前記圧子変位量を補正する補正手段(例えば、CPU93)と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、圧子変位量計測手段によって計測された圧子を介して試料に伝達される力に応じて生じる機体歪み量が記憶手段に記憶され、補正手段により圧子変位量計測手段によって計測された圧子変位量が補正されるので、予め実測された機体歪み量に基づいて圧子変位量の補正がなされることとなって、より正確な補正を行うことが出来る。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態による硬さ試験機の要部構成を示す図である。
図1に示す様に、硬さ試験機1は、機体2と、この機体2に回動自在に支持され、自由端部に圧子3が取付けられた力伝達部としての荷重アーム4と、圧子3の下方の機体2に設けられ、試料Sを載置する試料台5と、荷重アーム4の下方に設けられ、荷重アーム4の自由端側を回動させ、試料表面に圧痕を形成させる為の押圧力を付与する力発生部としての荷重アーム作動部6と、荷重アーム作動部6が作動した際に発生した力を荷重アーム4に伝達する弾性部材としての板バネ7と、圧子3によって形成された圧痕の深さを測定する圧子侵入量計測手段としてのアーム位置センサ8と、を備える。
【0012】
また、硬さ試験機1は、このアーム位置センサ8により測定された圧痕の深さに基づいて試料Sの硬さを算出する硬さ算出部9(図2参照)を備えている。
【0013】
更に、硬さ試験機1は、目標押込力や負荷速度などの試験条件を入力する為の入力装置(図示省略)と、試験条件入力画面(図示省略)や硬さ算出部9によって算出された硬さを出力する出力手段としての表示装置11(図3参照)と、を有している。
なお、これら入力装置(図示省略)及び表示装置は、硬さ試験機1に着脱自在に外付けされたものであってもよい。
【0014】
機体2は、その内部に荷重アーム作動部6と、荷重アーム作動部6の駆動源となる電装部21などを備えている。荷重アーム4は、機体2に十字バネ41或いは転がり軸受などにより回動自在に支持されると共に、自由端部には圧子3が着脱自在に取付けられている。また、この荷重アーム4は板バネ7と一体化されている。板バネ7と荷重アーム4との間には、長手方向に沿って溝部7aが形成され、圧子3側の溝部7aの先端は開口している。
【0015】
試料台5は、その下面に角ネジ51が設けられ、この角ネジ51によって機体2に上下動可能に取付けられている。更に、試料Sと圧子3が接触した際に自動的に試料台5を停止させるオートブレーキ機構52も備えている。
荷重アーム作動部6は、電気的作動手段としてのサーボモータ61と、ボールネジ62と、ボールネジ62の先端部に取付けられ、板バネ7に固定される固定治具63と、を備えている。従って、サーボモータ61が駆動してボールネジ62が上下動する事により、板バネ7と一体化された荷重アーム4が回動するようになっている。固定治具63は、荷重アーム4と荷重アーム作動部6を繋ぐもので、荷重アーム4の回動と板バネ7の弾性変形による板バネ7の軸と荷重アーム作動部6の軸のミスアライメントを吸収する機能を有し、例えば、薄い板、ピアノ線などの線材、或いはナイフエッジと十字バネの組合せ、ユニバーサルジョイントなどを単独或いは併用して構成されている。
【0016】
また、荷重アーム作動部6には、荷重アーム4及び板バネ7に取付けられてこれらの開き量すなわち板バネ7のバネ変形量を検出する弾性変位量計測手段としてのバネ変位量センサ64を備えている。
【0017】
バネ変位量センサ64は、例えばガラススケールを光学的に読み取る変位センサユニット(リニアスケール)から成り、ボールネジ62の下方への作動によって、板バネ7と荷重アーム4の間における溝部7aの開き量からバネ変位量を検出し、検出したバネ変位量を硬さ算出部9へ出力する。
ここで、バネ変位量は、圧子3の押圧力或いは試料Sに加わる試験荷重に比例する。
【0018】
アーム位置センサ8は、バネ変位量センサ64と同様に、例えば、ガラススケールを光学的に読み取る変位センサユニット(リニアスケール)から成り、荷重アーム4の上下方向の移動量を測定する。測定されたアーム変位量は、硬さ算出部9に出力される。
ここで、荷重アーム4の上下方向の移動量は、圧子3の試料Sへの侵入量に比例する。
【0019】
硬さ算出部9は、図3に示すように、増幅器91、A/D変換器92、CPU(Central Processing Unit)93、記憶部94などを具備している。
【0020】
増幅器91は、バネ変位量センサ64により検出されたバネ変位量信号及びアーム位置センサ8により検出されたアーム変位量信号を増幅し、A/D変換器92に出力する。A/D変換器92は、増幅されたバネ変位量信号及びアーム変位量信号をA/D変換してCPU93に出力する。
ここで、A/D変換されたバネ変位量信号は、バネ変位量データであり、アーム変位量信号は、圧子侵入量データである。
【0021】
CPU93は、記憶部94に格納されたプログラムやデータを記憶部94内のRAMエリア941に展開し、当該プログラムに従った処理を実行し、実行結果をRAMエリア941に一時的に格納する。
具体的に、CPU93は、サンプリング手段として、記憶部94に内蔵されたサンプリングプログラム943を実行することにより、バネ変位量センサ64により計測されるバネ変位量と、アーム位置センサ8により計測される圧子変位量とを、所定のサンプリング周波数にて同期サンプリングする。
また、CPU93は、力算出手段として、入力されたバネ変位量データに基づいて、記憶部94に内蔵された力算出プログラム944を実行することにより、圧子3に作用する力を算出する。
【0022】
更に、CPU93は、補正手段として、算出された圧子3に作用する力データ及び圧子侵入量データに基づいて、記憶部94に内蔵された機体歪み補正プログラム945に従って圧子侵入量を補正する。即ち、CPU93は、算出された力データの力に応じた機体歪み量を記憶部94に記憶された機体歪み補正データ942から読み出して、圧子侵入量を補正する。
【0023】
また、CPU93は、出力制御手段として、サンプリングされたバネ変位量に基づいて算出された力と、当該バネ変位量に同期してサンプリングされた圧子変位量に基づいて補正された圧子変位量とを、記憶部94に内蔵された表示制御プログラム946を実行することにより、所定の出力データを作成し、該出力データを表示装置11に出力する。
【0024】
また、CPU93は、補正した圧子侵入量に基づいて、記憶部94に記憶された硬さ算出プログラム947に従って当該試料の硬さを算出する。
更に、CPU93は、算出した硬さデータを所定の出力形式のデータに加工して表示装置11に出力する。
【0025】
記憶部94には、CPU93の作業領域であるRAMエリア941のほか、機体歪み補正データ942、サンプリングプログラム943、力算出プログラム944、機体歪み補正プログラム945、表示制御プログラム946、硬さ算出プログラム947などが記憶される記憶領域などが設けられており、記憶手段として機能する。
表示装置11は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶などにより構成された表示画面を備えたものである。
【0026】
次に、機体歪み補正データの作成方法について説明する。
まず、先端部が鈍角な歪み測定用圧子(図示省略)を荷重アーム4の自由端部に取り付ける。
次いで、試料台5に歪み測定用試料(図示省略)を載置する。この歪み測定用試料は、少なくとも測定部およびその周辺が超硬鋼で出来ており、試験力設定範囲(例えば、0.098mNから980.7mN)内の力では、表面に圧痕が形成されないようになっている。
【0027】
次いで、荷重アーム作動部6により試験力設定範囲内の力を連続的に変化させた時の力をバネ変位量センサ64により計測するとともに、当該バネ変位量センサ64による力計測に同期してアーム位置センサ8により機体歪みを計測する。
計測された力及び機体歪みは、記憶部94のRAMエリア941に一時的に記憶された後、CPU93は、RAMエリア941に記憶された力及び機体歪みを対応付けた機体歪み補正データを作成し、作成した機体歪み補正データを記憶部94に記憶する。
【0028】
なお、計測したいくつかの機体歪みデータから補正式を補正式算出プログラム(図示省略)により算出し、算出された補正式から得られた値から機体歪み補正データを作成して記憶部94に記憶してもよい。
【0029】
次に、上記硬さ試験機1による圧子侵入量の補正動作及び硬さ算出動作について説明する。
まず、上記機体歪み補正データ作成方法によって機体歪み補正データを作成し、作成された機体歪み補正データを記憶部94に記憶させる。
次いで、先端部が鋭角な押し込み量測定用の圧子3を力伝達レバー4の自由端部4aに取り付け、試料台20aに試験用試料Sを載置する。
【0030】
続いて、フォースコイル21に所定の電流を流して荷重アーム4を降下させて所定の力を、圧子3を介して試料Sに伝達する。
このとき圧子3に作用する力は、バネ変位量センサ64により測定され、その測定結果であるバネ変位量信号が所定のサンプリング周波数で増幅器91、A/D変換器92を介してCPU93に出力される。
また、この力測定に同期して圧子3の変位がアーム位置センサ8により測定され、その測定結果であるアーム変位量信号が増幅器91、A/D変換器92を介してCPU93に出力される。
CPU93は、サンプリングされたバネ変位量データ及びアーム変位量データを対応付けて記憶部94のRAMエリア941に一時的に記憶する。
また、CPU93は、サンプリングされたバネ変位量データに基づいて、力を算出し、算出した力データを記憶部94のRAMエリア941に一時的に記憶する。
【0031】
次いで、CPU93は、機体歪み補正プログラムを実行することにより、バネ変位量データに基づく力に対応する機体歪み量を記憶部94の機体歪みデータから読み出し、入力されたアーム変位量データ(見かけ上の圧子侵入量データ)から、機体歪みデータから読み出した機体歪み量を減算し、機体歪み分が除去された真の圧子侵入量を算出し、RAMエリア941に記憶する。
【0032】
また、CPU93は、RAMエリア941に記憶されたバネ変位量に基づく力と、機体歪み補正された圧子侵入量とを、グラフ形式で表示装置11に出力する。
具体的には、例えば、図3の最下段に示すように、横軸が圧子の侵入位置(μm)、縦軸が力(N)を示すグラフが表示される。このグラフにおいて、圧子の最大侵入量は、約10μmであり、ロックウェル深さは、約8μmであることが分かる。また、例えば、力に対する侵入量は、低荷重領域に比べて高荷重領域の方が大きい、などの材料特性も分かる。
【0033】
次いで、CPU93は、算出された真の圧子侵入量に基づいて、硬さ算出プログラムを実行することにより、硬さデータを算出し、算出した硬さデータを表示装置11に出力する。
【0034】
以上説明した硬さ試験機1によれば、板バネ7のバネ変形量に基づいて圧子3に伝達される力が算出されるので、ロードセルのような高価なものを用いることなく、安価に力を計測することができる。
また、同期サンプリングされたバネ変位量に基づく力と、圧子侵入量とが表示装置11に連続的に出力されるので、力と圧子侵入量との関係による材料特性を容易に調査することができる。
更に、計測された力に基づいて、圧子3を介して伝達される力に応じて生じる前記試料台5を含む機体2の歪み分が、アーム位置センサ8によって計測された変位量から補正されるので、より正確な力と圧子侵入量との関係を求めることができる。
【0035】
また、アーム位置センサ8によって計測された圧子3を介して試料Sに伝達される力に応じて生じる機体歪み量が記憶部94に記憶され、アーム位置センサ8によって計測された圧子変位量が補正されるので、予め実測された機体歪み量に基づいて圧子変位量の補正がなされることとなって、より正確な補正を行うことが出来る。
【0036】
なお、上記実施の形態では、バネ変位量センサ64、アーム位置センサ8として、共にリニアスケールを採用したが、これに限られるものではなく、例えばコンデンサピック(電荷容量型変位センサ)、LVDT(作動変圧器)、電気マイクロメータ等を使用してもよい。
また、板バネ7に代えて、コイルバネ、組み立て板バネ、一体バネ、ゴム等を用いることとしてもよい。更に、試料Sに比較的大きな荷重を与える場合には、板バネ7を両端支持梁としてもよい。
【0037】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、弾性部材の弾性変形量に基づいて圧子に伝達される力が算出されるので、ロードセルのような高価なものを用いることなく、安価に力を計測することができる。
また、サンプリング手段によって同期サンプリングされた弾性変位量に基づく力と、圧子侵入量とが出力手段に出力されるので、力と圧子侵入量との関係を容易に調査することができる。
更に、機体歪み補正手段により、力計測手段によって計測された力に基づいて、圧子を介して伝達される力に応じて生じる前記試料台を含む機体の歪み分が、圧子変位量計測手段によって計測された変位量から補正されるので、より正確な力と圧子侵入量との関係を求めることができる。
【0038】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、圧子変位量計測手段によって計測された圧子を介して試料に伝達される力に応じて生じる機体歪み量が記憶手段に記憶され、補正手段により圧子変位量計測手段によって計測された圧子変位量が補正されるので、予め実測された機体歪み量に基づいて圧子変位量の補正がなされることとなって、より正確な補正を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された硬さ試験機の主要部構成を示す側面図である。
【図2】図1に示す硬さ算出部の要部構成を示すブロック図である。
【図3】表示装置における表示例を示した図である。
【符号の説明】
1 硬さ試験機
2 機体
3 圧子
4 荷重アーム(力伝達部)
5 試料台
6 荷重アーム作動部(力発生部)
7 板バネ(弾性部材)
8 アーム位置センサ(圧子変位量計測手段)
9 硬さ算出部
11 表示装置(出力手段)
91 増幅器
92 A/D変換器
93 CPU(サンプリング手段、力算出手段、機体歪み補正手段、
補正手段、出力制御手段)
94 記憶部(記憶手段)
S 試料[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a Rockwell hardness tester.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a Rockwell hardness tester that forms a dent by applying a test force to a sample surface by an indenter and evaluates the hardness of the sample from the depth of the dent (for example,
In the Rockwell test, first, the sample is held in a state where an initial test force F0 is applied, and then a pressing force is gradually applied to the indenter to finally press the indenter against the sample with the test force F1. Thereafter, the test force F1 is removed from the indenter to return to the initial test force F0, and the indentation depth of the indenter into the sample at this time is measured.
Specifically, based on the difference between the indentation depth h0 of the indenter with respect to the sample at the initial test force F0 and the indentation depth h1 when the test force F1 is removed and returned to the initial test force F0, the Rockwell hardness HRC (C (For scale).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-105182 A
[Problems to be solved by the invention]
In the Rockwell hardness test, there is a need to investigate the relationship between the indentation penetration amount and the force in order to evaluate not only the final Rockwell hardness but also the material properties.
However, in the case of the conventional Rockwell hardness tester, it has been difficult to obtain data on the relationship between the intrusion amount of the indenter and the force in real time. Attempting to do this would be more expensive and costly than installing a load cell in a Rockwell hardness test to capture analog force data and indentation penetration data from a linear gauge simultaneously using a sampling device. There was a problem.
[0005]
Also, when a force is applied to the indenter, the body of the Rockwell hardness tester is distorted, so the value obtained from the linear gauge is a value in which the amount of indentation and the amount of body distortion are mixed, and the amount of indentation It was difficult to find exactly.
[0006]
An object of the present invention is to provide a Rockwell hardness tester capable of easily and accurately examining a relationship between an indenter penetration amount and a force.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
A force generating unit (for example, a load arm operating unit 6) for generating a force,
A force transmitting unit (for example, a load arm 4) for transmitting a force generated by the force generating unit to the indenter (3);
An elastic member (for example, a leaf spring 7) that is elastically deformed by a force generated by the force generating unit;
An elastic displacement amount detecting means (for example, a spring displacement amount sensor 64) for detecting an elastic displacement amount of the elastic member;
Force calculating means (for example, CPU 93) for calculating a force acting on the indenter based on a detection result of the elastic displacement amount detecting means;
Indenter displacement measuring means (for example, arm position sensor 8) for measuring the displacement of the indenter when the indenter to which the force is transmitted is pushed into the sample placed on the sample stage;
Sampling means (for example, CPU 93) for synchronously sampling the elastic displacement amount detected by the elastic displacement amount detecting means and the indenter displacement amount measured by the indenter displacement measuring means;
From the indenter displacement measured by the indenter displacement measuring means based on the force calculated by the force calculating means, a distortion component of the body including the sample stage caused by the force transmitted via the indenter is calculated. Body distortion correction means (for example,
The force calculated by the force calculating means based on the elastic displacement amount sampled by the sampling means, and the correction by the body distortion correcting means based on the indenter displacement amount sampled in synchronization with the elastic displacement amount. Output control means (for example, the CPU 93) for outputting the indenter displacement to the output means (for example, the display device 11).
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the force transmitted to the indenter is calculated based on the amount of elastic deformation of the elastic member, so that the test force can be measured at low cost without using an expensive device such as a load cell. be able to.
Further, since the force based on the elastic displacement amount and the indentation penetration amount synchronously sampled by the sampling means are output to the output means, the relationship between the force and the indentation penetration amount can be easily investigated.
Further, based on the force calculated by the force calculating means, the body distortion including the sample stage caused by the force transmitted through the indenter is measured by the body distortion correcting means by the indenter displacement measuring means. Since the displacement is corrected from the displacement, the more accurate relationship between the force and the indentation penetration can be obtained.
[0009]
The invention according to
The fuselage distortion correction means,
A storage unit (for example, a storage unit) that stores a force calculated by the force calculation unit and a body distortion amount measured by the indenter displacement amount measurement unit and generated according to a force transmitted to the sample via the indenter. 94)
And a correcting unit (for example, a CPU 93) that reads out the body distortion amount corresponding to the force calculated by the force calculating unit from the storage unit when the indenter displacement amount is measured, and corrects the indenter displacement amount. Features.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, it is needless to say that the same effect as that of the first aspect is obtained. In particular, the force transmitted to the sample via the indenter measured by the indenter displacement amount measuring means. Is stored in the storage means, and the indenter displacement measured by the indenter displacement measuring means is corrected by the correcting means, so that the indenter displacement is corrected based on the previously measured body distortion. Is performed, and more accurate correction can be performed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a hardness tester according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a
[0012]
The
[0013]
Further, the
The input device (not shown) and the display device may be detachably attached to the
[0014]
The
[0015]
The
The load
[0016]
Further, the load
[0017]
The
Here, the amount of spring displacement is proportional to the pressing force of the
[0018]
The
Here, the amount of movement of the
[0019]
As shown in FIG. 3, the hardness calculation unit 9 includes an
[0020]
The
Here, the A / D converted spring displacement signal is spring displacement data, and the arm displacement signal is indenter penetration data.
[0021]
The
Specifically, the
Further, the
[0022]
Further, as correction means, the
[0023]
Further, the
[0024]
Further, the
Further, the
[0025]
The
The display device 11 includes, for example, a display screen configured of a CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal, or the like.
[0026]
Next, a method of creating the body distortion correction data will be described.
First, a strain measurement indenter (not shown) having an obtuse tip is attached to the free end of the
Next, a distortion measurement sample (not shown) is placed on the sample table 5. At least the measurement part and its periphery are made of cemented carbide steel, and the strain measurement sample is designed so that no indentation is formed on the surface with a force within a test force setting range (for example, 0.098 mN to 980.7 mN). Has become.
[0027]
Next, the force when the force within the test force setting range is continuously changed by the load
After the measured force and body distortion are temporarily stored in a
[0028]
It should be noted that a correction formula is calculated from some measured body distortion data by a correction formula calculation program (not shown), and body distortion correction data is created from the value obtained from the calculated correction formula and stored in the
[0029]
Next, the operation of correcting the indentation penetration amount and the operation of calculating the hardness by the
First, body distortion correction data is created by the above-described body distortion correction data creation method, and the created body distortion correction data is stored in the
Next, the
[0030]
Subsequently, a predetermined current is applied to the
At this time, the force acting on the
In addition, the displacement of the
The
Further, the
[0031]
Next, the
[0032]
Further, the
Specifically, for example, as shown at the bottom of FIG. 3, a graph is displayed in which the horizontal axis represents the indentation position (μm) of the indenter and the vertical axis represents the force (N). In this graph, it can be seen that the maximum penetration of the indenter is about 10 μm and the Rockwell depth is about 8 μm. Further, for example, it is also understood that the material characteristics such as the amount of penetration with respect to the force are larger in the high load region than in the low load region.
[0033]
Next, the
[0034]
According to the
In addition, since the force based on the amount of spring displacement and the amount of indenter penetration, which are synchronously sampled, are continuously output to the display device 11, it is possible to easily investigate the material characteristics based on the relationship between the force and the amount of indenter penetration. .
Further, based on the measured force, the amount of distortion of the
[0035]
In addition, the amount of body distortion generated according to the force transmitted to the sample S via the
[0036]
In the above-described embodiment, a linear scale is used as each of the
Further, instead of the leaf spring 7, a coil spring, an assembled leaf spring, an integrated spring, rubber, or the like may be used. Further, when a relatively large load is applied to the sample S, the leaf spring 7 may be a support beam at both ends.
[0037]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the force transmitted to the indenter is calculated based on the amount of elastic deformation of the elastic member, the force can be measured at low cost without using an expensive device such as a load cell. Can be.
Further, since the force based on the elastic displacement amount and the indentation penetration amount synchronously sampled by the sampling means are output to the output means, the relationship between the force and the indentation penetration amount can be easily investigated.
Furthermore, based on the force measured by the force measuring means, the body distortion including the sample stage caused by the force transmitted via the indenter is measured by the indenter displacement measuring means by the body distortion correcting means. Since the displacement is corrected from the displacement, the more accurate relationship between the force and the indentation can be obtained.
[0038]
According to the second aspect of the present invention, it is needless to say that the same effect as that of the first aspect is obtained. In particular, the force transmitted to the sample via the indenter measured by the indenter displacement amount measuring means. Is stored in the storage means, and the indenter displacement measured by the indenter displacement measuring means is corrected by the correcting means, so that the indenter displacement is corrected based on the previously measured body distortion. Is performed, and more accurate correction can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a main part of a hardness tester to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration of a hardness calculator illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a display example on a display device.
[Explanation of symbols]
1
5 Sample table 6 Load arm operating section (force generating section)
7 leaf spring (elastic member)
8. Arm position sensor (indenter displacement measurement means)
9 Hardness calculator 11 Display device (output means)
91 amplifier 92 A /
Correction means, output control means)
94 storage unit (storage means)
S sample
Claims (2)
前記力発生部で発生した力を圧子に伝達する力伝達部と、
前記力発生部で発生した力により弾性変形する弾性部材と、
前記弾性部材の弾性変位量を検出する弾性変位量検出手段と、
前記弾性変位量検出手段の検出結果に基づいて前記圧子に作用する力を算出する力算出手段と、
力が伝達された前記圧子が、試料台に載置された試料に押し込まれる時の圧子の変位量を計測する圧子変位量計測手段と、
前記弾性変位量検出手段により検出される弾性変位量と、前記圧子変位量計測手段により計測される圧子変位量とを同期サンプリングするサンプリング手段と、
前記力算出手段により算出された力に基づいて、前記圧子を介して伝達される力に応じて生じる前記試料台を含む機体の歪み分を、前記圧子変位量計測手段によって計測された圧子変位量から補正する機体歪み補正手段と、
前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記弾性変位量に基づいて前記力算出手段により算出された力と、当該弾性変位量に同期してサンプリングされた前記圧子変位量に基づいて前記機体歪み補正手段により補正された圧子変位量とを、出力手段に出力する出力制御手段と、を備えたことを特徴とする硬さ試験機。A force generating unit for generating a force,
A force transmitting unit that transmits the force generated by the force generating unit to the indenter,
An elastic member that is elastically deformed by a force generated by the force generating unit;
Elastic displacement amount detecting means for detecting an elastic displacement amount of the elastic member,
Force calculation means for calculating a force acting on the indenter based on a detection result of the elastic displacement amount detection means,
The indenter to which the force has been transmitted, an indenter displacement amount measuring means for measuring the displacement amount of the indenter when being pushed into the sample placed on the sample stage,
Sampling means for synchronously sampling the elastic displacement amount detected by the elastic displacement amount detecting means and the indenter displacement amount measured by the indenter displacement measuring means,
Based on the force calculated by the force calculating means, the amount of distortion of the body including the sample stage caused by the force transmitted through the indenter is calculated by the indenter displacement measured by the indenter displacement measuring means. Body distortion correction means for correcting from
The force calculated by the force calculating means based on the elastic displacement amount sampled by the sampling means and the correction by the body distortion correcting means based on the indenter displacement amount sampled in synchronization with the elastic displacement amount. And an output control means for outputting the obtained indenter displacement amount to an output means.
前記機体歪み補正手段は、
前記力算出手段により算出された力と、前記圧子変位量計測手段によって計測された、前記圧子を介して試料に伝達される力に応じて生じる機体歪み量とを対応付けて記憶する記憶手段と、
圧子変位量計測時に、前記力算出手段により算出された力に応じた機体歪み量を前記記憶手段から読み出して、前記圧子変位量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする硬さ試験機。The hardness tester according to claim 1,
The fuselage distortion correction means,
A storage unit that stores the force calculated by the force calculation unit and the body distortion amount measured by the indenter displacement amount measurement unit and generated in accordance with the force transmitted to the sample via the indenter in association with each other. ,
When measuring the indenter displacement amount, a correction means for reading out the body distortion amount corresponding to the force calculated by the force calculating means from the storage means and correcting the indenter displacement amount. testing machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003135335A JP2004340655A (en) | 2003-05-14 | 2003-05-14 | Rockwell hardness testing machine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100442355C (en) * | 2005-09-15 | 2008-12-10 | 日本发条株式会社 | Leaf spring load measuring device |
-
2003
- 2003-05-14 JP JP2003135335A patent/JP2004340655A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100442355C (en) * | 2005-09-15 | 2008-12-10 | 日本发条株式会社 | Leaf spring load measuring device |
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