JP2004340657A

JP2004340657A - 圧痕形成機構及び硬さ試験機

Info

Publication number: JP2004340657A
Application number: JP2003135338A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kawazoe; 勝川添
Original assignee: Akashi Corp
Current assignee: Akashi Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することが可能な圧痕形成機構及び硬さ試験を提供する。
【解決手段】被試験体表面に圧痕を形成させる押込力を圧子３に作用させる為の力を付与するサーボモータ６１と、圧子に付与された押込力を測定するバネ変位量センサ６４と、圧子の侵入量を検出するアーム位置センサ８と、所定の期間内における、バネ変位量センサにより測定された押込力に対するアーム位置センサにより検出された侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、前記力付与手段による力の付与を中止させる判定部６５３と、を備えた。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧子を試料表面に押し込んで圧痕を形成させることに基づいて当該試料の材料特性を評価する試験機に用いられる圧痕形成機構、及びこの圧痕形成機構を備えた硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、切削工具、鋳物、プラスチツク、ＩＣウエハその他の固体試料の表面近傍における物性を評価するものとして押込式の硬さ試験機が用いられている。この硬さ試験機は、試料の測定面に圧子を押し付け、当該押込力が目標値に達した後、その目標値を所定時間保持し、次いで圧子の侵入量すなわち押込深さや圧痕の表面積等に基づいて当該試料の硬さを計測するものである。
【０００３】
この様な押込式の硬さ試験機には、圧子の押込力を予め定めた目標値に追随できるものも提供されている（例えば、特許文献１）。
この硬さ試験機は、弾性部材である板バネを介して圧子に押込力を与えるサーボモータを具備しており、このサーボモータが駆動する過程で板バネのバネ変位量から圧子の押込力を算出し、算出した押込力に基づいてサーボモータをフィードバック制御する事により、押込力を所与の目標値に追随させるものであった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０４６７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１の硬さ試験機では、測定試料の材質は概ね決まっていて、それに応じた設計となっているため、測定対象外の試料では正確な試験を行うことは難しく、そのような試料は試験すべきではない。しかし、現実には、試料の見分けがつかず、そのような対象外の試料を試験してしまうことが往々にしてあった。
この場合、例えば、測定対象外の極端に柔らかい材質のものを誤って試験してしまうと圧子の侵入深さが極端に大きくなって、設計ストロークを超え、試験機の故障に繋がるおそれもあった。
【０００６】
本発明の課題は、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することが可能な圧痕形成機構及び硬さ試験を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明は、例えば図１〜４に示すように、
請求項１記載の発明は、移動する圧子３によって被試験体（Ｓ）表面に圧痕を形成させることに基づいて当該被試験体の材料特性を測定する試験機（例えば、硬さ試験機１）に用いられる圧痕形成機構（１０）であって、
前記被試験体表面に圧痕を形成させる押込力を圧子に作用させる為の力を付与する力付与手段（例えば、サーボモータ６１等）と、
前記力付与手段によって圧子に付与された押込力を測定する押込力測定手段（例えば、バネ変位量センサ６４）と、
前記被試験体に対する前記圧子の侵入量を検出する侵入量検出手段（例えば、アーム位置センサ８）と、
所定の期間内における、前記押込力測定手段により測定された押込力に対する前記侵入量検出手段により検出された侵入量が、予め設定された範囲内か否かを判定し、前記所定期間内における前記押込力に対する前記侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、前記力付与手段による力の付与を中止させる中止制御手段（例えば、判定部６５３）と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、試料表面に圧子により圧痕を形成させることに基づいて試料の材料特性を測定する試験機とは、例えば、硬さを測定する硬さ試験機、圧痕形成中の試料の電気抵抗を測定する試験機などであるがこれらに限られず、圧痕形成機構を具備する試験機全てを含む。
力付与手段は、例えば、モータ駆動や、油圧や、空圧によりピストンを駆動するもの等があるが、これらに限られるものではなく、力を付与可能なものであればどのようなものであってもよい。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、判定手段によって、所定期間内における押込力に対する侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、中止制御手段により力付与手段による力の付与が中止されるので、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、硬さ試験機（１）において、
請求項１記載の圧痕形成機構と、
前記圧痕形成機構によって前記被試験体に形成された圧痕の形態に関する所定の測定結果に基づいて当該試料の硬さを算出する硬さ算出手段（例えば、硬さ算出部９）と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、硬さ算出手段は、例えば、圧痕の深さに基づいて当該試料の硬さを算出するものであってもよいし、平面視における圧痕の対角線長さに基づいて当該試料の硬さを算出するものであってもよい。
また、硬さ試験機は、例えば、ロックウェル硬さ試験機、ビッカース硬さ試験機、ブリネル硬さ試験機、或いはマルテンス硬さ試験機等である。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の圧痕形成機構を備えるので、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することができる。
【００１３】
【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、試験機本体２と、この試験機本体２に回動自在に支持され、自由端部に圧子３が取付けられた荷重アーム４と、圧子３の下方の試験機本体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作用させる力を付与する荷重アーム作動部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アーム位置センサ８と、を備える圧痕形成機構部１０を備える。更に、硬さ試験機１は、このアーム位置センサ８による測定に基づいて試料Ｓの硬さを算出する硬さ算出部９（図３参照）を備えている。
【００１４】
また、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（図示せず）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表示出力する出力装置１１（図３参照）と、を有している。
なお、これら入力装置及び出力装置１１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。
【００１５】
試験機本体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、試験機本体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。
【００１６】
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によって試験機本体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を停止す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の回動運動と板バネ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。
【００１７】
また、荷重アーム作動部６には、図２に示すように、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バネ変位量センサ６４と、このバネ変位量センサ６４やアーム位置センサ８の検出結果に基づいて、サーボモータ６１のフィードバック制御を行う荷重アーム作動制御部６５を備えている。
【００１８】
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Ａ／Ｄ変換して荷重アーム作動制御部６５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。
【００１９】
荷重アーム作動制御部６５は、第１の微分器６５１、第２の微分器６５２、判定部６５３、荷重制御部６５４、荷重アーム位置制御部６５５、Ｄ／Ａ変換器６５６、サーボモータ駆動回路６５７、などにより構成されている。
【００２０】
第１の微分器６５１は、ソフトウエアによって実現されるもので、現時点においてバネ変位量センサ６４によって検出されたバネ変位量と、現時点から所定のサンプリング周期前においてバネ変位量センサ６４によって検出されたバネ変位量とを差分することによりバネ変位量の時間微分を近似的に算出する。すなわち、第１の微分器６５１では、バネ変位量センサ６４の検出結果を所定のサンプリング周期で離散的に取得して得られる時系列データを差分することにより負荷速度を算出する。
尚、第１の微分器６５１と同様の機能は、微分回路等によるアナログハードウエア、或いは上記デジタルシーケンスをハードウエアによっても実現することができる。
【００２１】
第２の微分器６５２は、ソフトウエアによって実現されるもので、現時点においてアーム位置センサ８によって検出されたアーム変位量と、現時点から所定のサンプリング周期前においてアーム位置センサ８によって検出されたアーム変位量とを差分することによりアーム変位量の時間微分を近似的に算出する。すなわち、第２の微分器６５２では、アーム位置センサ８の検出結果を所定のサンプリング周期で離散的に取得して得られる時系列データを差分することにより圧子３の試料Ｓに対する侵入量速度を算出する。
尚、第２の微分器６５２と同様の機能は、微分回路等によるアナログハードウエア、或いは上記デジタルシーケンスをハードウエアによっても実現することができる。
【００２２】
判定部６５３は、第１の微分器６５１から出力される負荷速度と、第２の微分器６５２から出力される侵入速度とに基づいて、荷重アーム４による負荷速度に対する圧子３の侵入速度、即ち、試料の剛性を算出し、算出された剛性が、予め設定された範囲内か否かを判定する。そして、剛性が予め設定された設定範囲内にない場合には、荷重を負荷する方向と反対方向にモータ６１を駆動させて荷重負荷を中止させる荷重負荷中止信号を、Ｄ／Ａ変換器６５６を介してサーボモータ駆動回路６５８に出力する。
【００２３】
荷重制御部６５４は、バネ変位量センサ６４から出力されたバネ変位量及び、アーム位置センサ８によって検出されたアーム変位量とに基づいて、荷重の変化量と圧子３の侵入量の変化からバネ定数を算出して初期サーボゲイン（Ｇｆ）を決定する。
また、荷重制御部６５４は、所定回数のフィードバックステップの間にエラーの変化がない場合にはサーボゲインＧｆを増加させ、また、サーボゲインＧｆが所定以上となったら元に戻す制御を行う。
【００２４】
そして、荷重制御部６５４は、バネ変位量センサ６４からの出力と、予め設定された目標荷重とを比較し、これらの差分に当たる荷重制御信号に、算出されたサーボゲインＧｆを乗じてＤ／Ａ変換器６５６に出力する。尚、荷重制御部６５４は、演算結果を記憶するメモリ（図示せず）を備えている。
【００２５】
荷重アーム位置制御部６５５は、バネ変位量センサ６４により出力されたバネ変位量及びアーム位置センサ８によって検出されたアーム位置信号とに基づいて、荷重の変化量と圧子３の侵入量の変化からバネ定数を算出して初期サーボゲイン（Ｇｐ）を決定する。
【００２６】
また、荷重アーム位置制御部６５５は、アーム位置センサ８によって検出されたアーム位置信号と、予め設定された目標位置データとを比較し、これらの差分に当たる位置制御信号に、サーボゲインＧｐを乗じてＤ／Ａ変換器６５６に出力する。なお、荷重のみの制御の場合には、サーボゲインＧｐは、「０」とする。
【００２７】
サーボモータ駆動回路６５７は、Ｄ／Ａ変換器６５６によってＤ／Ａ変換された荷重制御信号、位置制御信号および荷重負荷中止信号を入力とし、微分要素と積分要素を加味して電流増幅器（図示省略）で増幅した後、サーボモータ６１に出力する。
そして、サーボモータ駆動回路６５７によって制御されるサーボモータ６１の駆動により、ボールネジ６２が回転し、下方に作動する。その際、ボールネジ６２に取付けられた板バネ７と、これと一体化された荷重アーム４が下方に軸回転し、荷重アーム４の自由端に取付けられた圧子３が試料Ｓと接触する。このとき、板バネ７と荷重アーム４の間における溝部７ａの開き量がバネ変位量信号としてバネ変位量センサ６４によって検出される。
【００２８】
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。
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。
また、アーム位置センサ８により測定されたアーム変位量は、後述のＡ／Ｄ変換器９２によりＡ／Ｄ変換された後、荷重アーム作動制御部６５に出力される。
【００２９】
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、演算回路９３、出力回路９４などを具備している。
【００３０】
増幅器９１は、アーム位置センサ８により検出されたアーム位置変位信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器９２に出力する。Ａ／Ｄ変換器９２は、増幅されたアーム位置変位信号をＡ／Ｄ変換して演算回路９３に出力する。演算回路９３は、Ａ／Ｄ変換されたアーム位置変位信号を内蔵された演算プログラムに従って演算して硬さを算出して出力回路９４に出力する。出力回路９４は、演算回路９３によって算出された硬さデータを所定の出力形式のデータに加工して硬さ試験機１に接続された出力装置１１に出力する。
ここで、出力装置１１は、例えば、硬さデータをモニタする表示装置、或いは硬さデータを紙に印字して出力する印刷装置などである。
【００３１】
次に、硬さ試験機１の試験力負荷制御動作について図４に示すフローチャートに従って説明する。
【００３２】
まず、硬さ試験機１に電源が投入され、ユーザにより入力部（図示省略）に目標試験力（ＴａｒｇｅｔＦ）が入力され、図示しないメモリに記憶されると、試験力負荷制御動作が開始する。そして、ステップＳ１１で、各変数の初期化がなされる。具体的には、サーボゲイン（Ｇａｉｎ）、エラー（Ｅｒｒ）、アーム位置（ＤＩＦＰ）、荷重（ＤＩＦＦ）等のそれぞれの値が初期化される。
次いで、ステップＳ１２で、現状態のばね変位量（荷重）センサ６４およびアーム位置センサ８により検出された値が荷重制御部６５４に入力される。
【００３３】
次いで、ステップＳ１３で、初期サーボゲイン決定のため、予め設定された予備試験荷重を試料に印加する。
次いで、ステップＳ１４では、このときの負荷速度及び侵入速度が第１の微分器６５１及び第２の微分器６５２によりそれぞれ算出される。
【００３４】
具体的には、第１の微分器６５１は、一周期前において検出されたバネ変位量から現時点において検出されたバネ変位量を減算し（ＤＩＦＦ−荷重）、減算結果を「負荷速度」に代入する。次いで、現時点において検出されたバネ変位量を、一周期後すなわち次回のルーチンの際に一周期前のバネ変位量値として使用する為に図示しないメモリに格納しておく。
【００３５】
また、第２の微分器６５２は、一周期前において検出されたアーム変位量から現時点において検出されたアーム変位量を減算し（ＤＩＦＰ−アーム位置）、減算結果を「侵入速度」に代入する。次いで、ステップＳ６２では、現時点において検出されたバネ変位量を、一周期後すなわち次回のルーチンの際に一周期前のバネ変位量値として使用する為に図示しないメモリに格納しておく。
【００３６】
次いで、ステップＳ１５では、判定部６５３により、当該試料が試験可能か否かの判定がなされる。
具体的には、判定部６５３は、ステップＳ１４で算出した「負荷速度」と、「侵入速度」とに基づいて、試料の剛性を次式（１）により算出する。
剛性＝「負荷速度」／「侵入速度」・・・（１）
そして、判定部６５３は、算出された剛性が、予め設定された設定範囲内にない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）には、荷重を負荷する方向と反対方向にサーボモータ６１を駆動させて荷重負荷を中止させる荷重負荷中止信号を、Ｄ／Ａ変換器６５６を介してサーボモータ駆動回路６５７に出力し（ステップＳ１６）、荷重負荷を中止させ、本処理を終了させる。
【００３７】
一方、判定部６５３が、算出された剛性が予め設定された設定範囲内にあると判定した場合（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１７では、荷重制御部６５４は、目標力発生制御（力フィードバック制御）におけるサーボゲイン（Ｇａｉｎ）を、Ｇａｉｎ＝Ａ×「試料、試験機の特性を含むシステムのバネ定数」により計算する。なお、Ａは任意の定数である。
【００３８】
ここで、本試験機においては荷重値とアーム位置とが得られるので、前述した「試料、試験機の特性を含むシステムのバネ定数」は、単位時間当たりの荷重の変化を単位時間当たりのアーム位置の変化で割算することにより得られる。
具体的には、荷重制御部６５４は、次の式（２）により、目標力発生制御（力フィードバック制御）におけるサーボゲイン（Ｇａｉｎ）を決定する。
Ｇａｉｎ＝Ａ×（ＤＩＦＦ−荷重値）／（ＤＩＦＰ−アーム位置）・・・（２）
ここで、Ａは任意の定数である。
【００３９】
次いで、ステップＳ１８では、荷重制御部６５４によってエラー（Ｅｒｒ）すなわち実荷重値と目標荷重値との差が次の式（３）によって算出される。
Ｅｒｒ＝Ｇａｉｎ×荷重値−ＴａｒｇｅｔＦ・・・（３）
【００４０】
次いで、ステップＳ１９では、荷重制御部６５４は、エラーが残ったままか否かを判定する。即ち、荷重制御部６５４は、前回のフィードバックルーチンで求めた比較用エラー（Ｅｒｒ１）と今回のエラー（Ｅｒｒ）との差分が「０」か否かを判定する。
ここで、エラーが残っているか否かの判定は、所定回数（例えば５回）のフィードバックルーチンでエラーの差分が連続して「０」となった場合に、エラーが残っていると判別してもよい。また、サーボゲインは段階的（例えば、０．２毎）に上げる様にしてもよい。
そして、荷重制御部６５４は、当該差分が「０」であると判定した場合には（ステップＳ１９；ＮＯ）、ステップＳ２１に移行する。
【００４１】
一方、荷重制御部６５４は、当該差分が、「０」でないと判定した場合には、（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、荷重制御部６５４は、サーボゲインを所定値上げる処理を行った後、ステップＳ２１に移行する。
【００４２】
次いで、ステップＳ２１では、荷重制御部６５４は、サーボゲインが許容上限値を上回ったか否かを判定する。
荷重制御部６５４は、サーボゲインが許容上限値を上回っていないと判定した場合には（ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ２３に移行する。
一方、荷重制御部６５４は、サーボゲインが許容上限値を上回ったと判定した場合には（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ステップＳ２２に移行して、サーボゲインを所定値下げる処理を行った後、ステップＳ２３に移行する。
【００４３】
次いで、ステップＳ２３では、荷重制御部６５４は、現状態におけるアーム位置センサ８の検出結果をパラメータ「ＤＩＦＰ」に代入すると共に、現状態におけるバネ変位量センサ６４の検出結果をパラメータ「ＤＩＦＦ」に代入し、内蔵メモリ（図示省略）に記憶する。これは、次回のルーチンの荷重制御に使用するためである。
【００４４】
次いで、ステップＳ２４では、荷重制御部６５４は、試験力を保持中か否かを判定する。
荷重制御部６５４は、試験力を保持中と判定した場合には（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、ステップＳ２７に移行する。
一方、荷重制御部６５４は、試験力保持中でないと判定した場合には（ステップＳ２４；ＮＯ）、ステップＳ２５に移行する。
【００４５】
ステップＳ２５では、荷重制御部６５４は、現状態における圧子３の押込力が目標の試験力になったか否かを判定する。荷重制御部６５４は、押込力が目標の試験力となっていないと判定した場合には（ステップＳ２５；ＮＯ）、ステップＳ１２に戻って再び処理を繰り返す。
一方、荷重制御部６５４は、押込力が目標の試験力となったと判定した場合には（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、当該試験力を保持するべく、ステップＳ２６に移行してタイマーをスタートした後、ステップＳ１２に戻ってステップＳ１２以降の処理を続行する。
【００４６】
一方、ステップＳ２４の判定の結果、ステップＳ２７に移行した場合、荷重制御部６５４は、タイマーが保持時間となったか否かを判定する。なお、このタイマーには、試験条件入力画面７０の入力枠に入力された保持時間［ｓｅｃ］が設定されている。
そして、荷重制御部６５４は、タイマーが保持時間となっていないと判定した場合には（ステップＳ２７；ＮＯ）、ステップＳ２に戻って処理を続行する。
【００４７】
一方、荷重制御部６５４は、タイマーが保持時間となったと判定した場合には（ステップＳ２７；ＹＥＳ）、試験力負荷制御動作を終了する。
【００４８】
そして、目標試験力の負荷が終了した後、圧痕の押込み深さすなわち圧子３の侵入量がアーム位置信号としてアーム位置センサ８によって計測され、このアーム位置信号は、増幅器９１によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器９２によってＡ／Ｄ変換され、演算回路９３に出力される。
【００４９】
次いで、演算回路９３は、内臓された演算プログラムに基づく演算によって、Ａ／Ｄ変換されたアーム位置信号から試料Ｓの硬さを算出する。算出された硬さデータは、出力回路９４を介して出力装置１１にモニタされる。
【００５０】
以上説明した硬さ試験機１によれば、判定部６５３によって、所定期間内における押込力に対する侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、荷重アームによる力の付与が中止されるので、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することができる。
【００５１】
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。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、判定手段によって、所定期間内における押込力に対する侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、中止制御手段により力付与手段による力の付与が中止されるので、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の圧痕形成機構を備えるので、測定対象外の試料を試験してしまうことを未然に防止することができる。
【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に示す硬さ試験機の内部ブロック図である。
【図３】図１に示す硬さ試験機に具備された硬さ算出部の主要部構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す硬さ試験機による試験力負荷制御を説明する為のフローチャートである。
【符号の説明】
１硬さ試験機
３圧子
７板バネ
８アーム位置センサ（侵入量検出手段）
９硬さ算出部（硬さ算出手段）
１０圧痕形成機構
６１サーボモータ（力付与手段）
６４バネ変位量センサ（押込力測定手段）
６５荷重アーム作動制御部
６５１第１の微分器
６５２第２の微分器
６５３判定部（中止制御手段）
Ｓ試料

Claims

移動する圧子によって被試験体表面に圧痕を形成させることに基づいて当該被試験体の材料特性を測定する試験機に用いられる圧痕形成機構であって、
前記被試験体表面に圧痕を形成させる押込力を圧子に作用させる為の力を付与する力付与手段と、
前記力付与手段によって圧子に付与された押込力を測定する押込力測定手段と、
前記被試験体に対する前記圧子の侵入量を検出する侵入量検出手段と、
所定の期間内における、前記押込力測定手段により測定された押込力に対する前記侵入量検出手段により検出された侵入量が、予め設定された範囲内か否かを判定し、前記所定期間内における前記押込力に対する前記侵入量が、予め設定された範囲内にないと判定された場合には、前記力付与手段による力の付与を中止させる中止制御手段と、を備えたことを特徴とする圧痕形成機構。
請求項１記載の圧痕形成機構と、
前記圧痕形成機構によって前記被試験体に形成された圧痕の形態に関する所定の測定結果に基づいて当該試料の硬さを算出する硬さ算出手段と、を備えたことを特徴とする硬さ試験機。