JP2007178266A - 圧子軸膨張量推定機構及び材料試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧子軸の熱膨張の影響をより正確に推定することができる圧子軸膨張量推定機構及び材料試験機を提供する。
【解決手段】圧子軸２の温度と、圧子軸２の膨張量と、の関係を示す温度-膨張量データテーブル７３ａ１を記憶するＲＯＭ７３と、圧子軸２の温度を検出する圧子軸温度検出部５と、温度-膨張量データテーブル７３ａ１に記憶された圧子軸２の温度と圧子軸２の膨張量との関係から、圧子軸温度検出部５により検出された圧子軸２の温度における圧子軸２の膨張量を推定する推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１と、を備えるよう構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧子軸膨張量推定機構及び材料試験機に関する。

従来、材料試験機として、例えば、試料表面に圧子軸を押込んでくぼみを形成させることによって、材料の硬さ等の物性値を測定する硬さ試験機が知られている。具体的には、例えば、硬さ試験機は、試料表面に圧子軸の先端を押込んだ際の押込み深さ、すなわち、圧子軸の変位量を変位計により測定して、該測定した変位量と、試料表面に圧子軸を押込んだ際の負荷荷重との関係を求めて、試料の硬さ等の物性値を測定するようになっている。

ところで、硬さ試験機は、例えば、試料の硬さ等の温度依存性を評価する場合にも用いられる。この場合、硬さ試験機には、例えば、試料台を加熱する試料台ヒータが備えられ、試料台ヒータにより試料台を加熱することによって、試料台に載置された試料が加熱されるようになっている。
このような硬さ試験機においては、試料の硬さ等の測定中に、加熱された試料に接触することによって、或いは、加熱された試料台が試料台近傍の空気を加熱することによって、圧子軸も加熱されて熱膨張してしまう。特に、圧子軸が押込み方向に熱膨張すると、圧子軸の熱膨張量が圧子軸の変位量に加算されることになって、正確な圧子軸の押込み深さを測定することができないという問題がある。

そこで、例えば、圧子軸の押込み深さを測定する前に圧子軸を試料表面に接触させて測定した圧子軸の熱膨張による変位量から「熱膨張による圧子軸の時間あたりの変位量」を示す時間変化率を求め、この時間変化率から圧子軸を押込んだ際に測定される圧子軸の変位量に含まれる熱膨張による変位分を想定し、熱膨張による変位を、圧子軸を押込んだ際の変位量から取り除いて、圧子軸の真の変位量を算出し、この真の変位量と圧子軸の荷重との関係を求める方法（例えば、特許文献１参照。）等が提案された。
特開平７−２４８２８５号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、押込み深さの測定の間、圧子軸が一定の割合で熱膨張し続けること、すなわち、圧子軸の温度が一定の割合で増加し続けることが前提であるため、例えば、測定の途中で圧子軸の温度の増加率が変化した場合等には対応できないという問題がある。具体的には、圧子軸の温度の増加率は、押込み過程において（押込み深さによって）逐次変化し、さらにその変化の仕方は試料の材質等によって異なるので、必ずしも時間の変数にはならない。したがって、特許文献１のように圧子軸の温度が一定の割合で増加し続けることを前提としたのでは、試料の硬さ等の温度依存性を評価する場合等の圧子軸の熱膨張の影響を、正確に推定することができない。

本発明の課題は、圧子軸の熱膨張の影響をより正確に推定することができる圧子軸膨張量推定機構及び材料試験機を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、圧子軸（２）の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報（例えば、温度-膨張量データテーブル７３ａ１）を記憶する記憶手段（例えば、ＲＯＭ７３）と、前記圧子軸の温度を検出する圧子軸温度検出手段（例えば、圧子軸温度検出部５）と、前記記憶手段に記憶された情報から、前記圧子軸温度検出手段により検出された前記圧子軸の温度における前記圧子軸の膨張量を推定する推定手段（例えば、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１）と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、試料（Ｓ）表面に圧子軸を押込んでくぼみを形成させ、該くぼみに基づいて試料の所定の材料特性を評価する材料試験機（例えば、硬さ試験機１）において、前記圧子軸の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、前記圧子軸によるくぼみ形成時に、該圧子軸の押込み深さを測定する測定手段（例えば、変位計４）と、前記測定手段による測定中に、前記圧子軸の温度を検出する圧子軸温度検出手段と、前記記憶手段に記憶された情報から、前記圧子軸温度検出手段により検出された前記圧子軸の温度における前記圧子軸の膨張量を推定する推定手段と、前記測定手段により測定された前記圧子軸の押込み深さの値を、前記推定手段により推定された前記圧子軸の膨張量を考慮した値に補正する補正手段（例えば、補正プログラム７３ｂ２を実行したＣＰＵ７１）と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の材料試験機において、前記試料を載置する試料台（１１）と、前記試料台を加熱又は冷却する加熱冷却部（１３）と、前記試料台に載置された試料近傍の温度を検出する温度検出手段（例えば、温度検出部１２）と、前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記加熱冷却部を制御して、前記試料台の温度を制御する制御手段（例えば、制御部１４）と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の材料試験機において、前記圧子軸温度検出手段は、前記圧子軸の温度を非接触で検出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の材料試験機において、前記圧子軸は、前記圧子軸温度検出手段により温度が検出される被検出部（２ａ）を備え、前記圧子軸温度検出手段は、前記圧子軸の押込み動作に連動して、前記被検出部を追従して移動することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、記憶手段によって、圧子軸の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報を記憶することができ、圧子軸温度検出手段によって、圧子軸の温度を検出することができ、推定手段によって、記憶手段に記憶された情報から、圧子軸温度検出手段により検出された圧子軸の温度における圧子軸の膨張量を推定することができる。すなわち、圧子軸の温度を検出し、その検出した温度から圧子軸の膨張量を推定するため、圧子軸の熱膨張の影響をより正確に推定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、記憶手段によって、圧子軸の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報を記憶することができ、測定手段によって、圧子軸によるくぼみ形成時に、該圧子軸の押込み深さを測定することができ、圧子軸温度検出手段によって、測定手段による測定中に、圧子軸の温度を検出することができ、推定手段によって、記憶手段に記憶された情報から、圧子軸温度検出手段により検出された圧子軸の温度における圧子軸の膨張量を推定することができ、補正手段によって、測定手段により測定された該圧子軸の押込み深さの値を、推定手段により推定された圧子軸の膨張量を考慮した値に補正することができる。すなわち、押込み深さを測定している間の圧子軸の温度を検出し、その検出した温度から圧子軸の膨張量を推定するため、測定の途中で圧子軸の温度の増加率が変化した場合等にも対応することができることとなって、測定中における圧子軸の熱膨張の影響をより正確に推定することができ、これにより、より正確な押込み深さを測定することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、加熱冷却部によって、試料台を加熱又は冷却することができ、温度検出手段によって、試料台に載置された試料近傍の温度を検出することができ、制御手段によって、温度検出手段により検出された温度に基づいて加熱冷却部を制御して、試料台の温度を制御することができる。したがって、圧子軸が加熱又は冷却される状況下（すなわち、試料の硬さの温度依存性を評価する場合等の圧子軸が熱膨張或いは熱収縮する状況下）での押込み深さをより正確に測定することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、圧子軸温度検出手段は、圧子軸の温度を非接触で検出することができるため、例えば、圧子軸温度検出手段が圧子軸に接触すること等により生じる押込み深さの値の誤差等を考慮する必要がなくなって、より一層簡易に且つ正確に圧子軸の膨張量を推定することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、圧子軸は、圧子軸温度検出手段により温度が検出される被検出部を備え、圧子軸温度検出手段は、圧子軸の押込み動作に連動して、被検出部を追従して移動することができる。したがって、押込み深さの測定の間、圧子軸における同一箇所を常に被検出部とすることができるため、例えば、圧子軸の押込み方向に温度ムラが生じていたとしても、該温度ムラに影響されることなく正確に圧子軸の膨張量を推定することができる。

以下、図を参照して、本発明にかかる材料試験機の最良の形態を詳細に説明する。なお、発明の範囲は、図示例に限定されない。
本実施の形態では、材料試験機として硬さ試験機を例示して説明することとする。

＜硬さ試験機＞
硬さ試験機１は、例えば、試料Ｓ表面に圧子軸２を押込んでくぼみを形成させ、該くぼみに基づいて試料Ｓの所定の材料特性を評価する。
具体的には、硬さ試験機１は、例えば、図１及び２に示すように、試料Ｓを載置する試料台１１と、試料台１１に載置された試料Ｓ近傍の温度を検出する温度検出手段としての温度検出部１２と、試料台１１を加熱又は冷却する加熱冷却部１３と、温度検出部１２により検出された温度に基づいて加熱冷却部１３を制御して、試料台１１の温度を制御する制御手段としての制御部１４と、試料Ｓにくぼみを形成させる圧子軸２と、圧子軸２に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部３と、圧子軸２によるくぼみ形成時に、圧子軸２の押込み深さを測定する測定手段としての変位計４と、変位計４による測定中に、圧子軸２の温度を検出する圧子軸温度検出手段としての圧子軸温度検出部５と、圧子軸温度検出部５を鉛直方向に上下移動させる移動部６と、荷重負荷機構部３や変位計４、圧子軸温度検出部５、移動部６などを制御したり或いは荷重負荷機構部３や変位計４、圧子軸温度検出部５などにより得られたデータを処理する制御処理部７と、などを備えて構成される。

試料台１１は、例えば、圧子軸２の下方に配されており、温度検出部１２や加熱冷却部１３などを備えている。
温度検出部１２は、例えば、制御部１４のＣＰＵ１４１（後述）から入力される制御信号に従って、試料台１１に載置された試料Ｓ近傍の温度を検出し、該検出した温度に関するデータをＣＰＵ１４１に出力する。
加熱冷却部１３は、例えば、制御部１４のＣＰＵ１４１（後述）から入力される制御信号に従って、試料台１１を加熱又は冷却する。

制御部１４は、例えば、例えば、図２に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４３などを備えている。

ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４３に記憶された制御部１４用の各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。

ＲＡＭ１４２は、ＣＰＵ１４１によって実行される処理プログラム等を展開するためのプログラム格納領域や、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域等を備える。

ＲＯＭ１４３は、制御部１４で実行可能なシステムプログラム、該システムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ１４１によって演算処理された処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形でＲＯＭ１４３に記憶されている。

圧子軸２は、例えば、試料Ｓにくぼみを形成させる圧子２１と、先端部に圧子２１が取り付けられた圧子軸本体２２と、などを有している。
また、圧子軸２は、所定箇所（例えば、図１では圧子軸本体２２における一箇所）に、圧子軸温度検出部５により温度が検出される被検出部２ａを備えている。

荷重負荷機構部３は、例えば、駆動源（図示省略）として、圧電素子やフォースコイルなどを備えている。
具体的には、荷重負荷機構部３は、例えば、制御処理部７のＣＰＵ７１（後述）から入力される制御信号に従って、駆動源（図示省略）により所定の試験力を発生し、該発生した所定の試験力を圧子軸２（圧子軸本体２２）に負荷することによって、圧子軸２（圧子２１）に試料Ｓに対して所定の荷重を負荷させるとともに、該発生した所定の試験力に関するデータをＣＰＵ７１（後述）に出力する。

変位計４は、例えば、制御処理部７のＣＰＵ７１（後述）から入力される制御信号に従って、荷重負荷機構部３により圧子軸２に所定の試験力が負荷された際における、圧子軸２の試料Ｓに対する押込み深さを測定し、該測定した押込み深さに関するデータをＣＰＵ７１（後述）に出力する。
具体的には、変位計４は、例えば、圧子軸２における変位検出基準の変位を検出することによって、圧子軸２の試料Ｓに対する押し込み深さを測定する。

圧子軸温度検出部５は、例えば、制御処理部７のＣＰＵ７１（後述）から入力される制御信号に従って、変位計４による押込み深さの測定中に、圧子軸２の被検出部２ａの温度を検出し、該検出した温度に関するデータをＣＰＵ７１（後述）に出力する。
圧子軸温度検出部５は、例えば、圧子軸２の被検出部２ａの温度を非接触で検出する非接触型の温度センサである。

移動部６は、例えば、圧子軸温度検出部５と連結しており、鉛直方向に沿って配された移動軸６１に上下移動可能に支持されている。移動部６は、例えば、制御処理部７のＣＰＵ７１（後述）から入力される制御信号に従って、変位計４による押込み深さの測定中に、連結された圧子軸温度検出部５が、圧子軸２の押込み動作に連動して、圧子軸２の被検出部２ａを追従して移動するよう、駆動軸６１に沿って上下移動する。
具体的には、移動部６は、例えば、ＣＰＵ７１（後述）により、変位計４から出力された押込み深さに関するデータ等に基づいて制御される。

制御処理部７は、例えば、図２に示すように、ＣＰＵ７１、ＲＡＭ７２、ＲＯＭ７３などを備えている。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７３に記憶された制御処理部７用の各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。

ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７１によって実行される処理プログラム等を展開するためのプログラム格納領域や、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域等を備える。

ＲＯＭ７３は、制御処理部７で実行可能なシステムプログラム、該システムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ７１によって演算処理された処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形でＲＯＭ７３に記憶されている。
具体的には、ＲＯＭ７３には、例えば、図２に示すように、温度-膨張量データテーブル７３ａ１と、推定プログラム７３ｂ１と、補正プログラム７３ｂ２と、などが記憶されている。

温度-膨張量データテーブル７３ａ１は、例えば、記憶手段としてのＲＯＭ７３に記憶された、圧子軸２の温度と、圧子軸２の膨張量と、の関係を示す情報である。
具体的には、温度-膨張量データテーブル７３ａ１は、例えば、圧子軸２の温度と、圧子軸２の膨張量と、を対応付けて記憶しており、例えば、「圧子軸の温度」記憶領域と、「圧子軸の膨張量」記憶領域と、などを有している。
「圧子軸の温度」記憶領域は、例えば、圧子軸２の被検出部２ａの温度を記憶している。
「圧子軸の膨張量」記憶領域は、例えば、圧子軸２の押込み方向の膨張量を記憶している。具体的には、圧子軸２の被検出部２ａの温度が所定の温度（対応する「圧子軸の温度」記憶領域に記憶された温度）である際に測定された、圧子軸２の先端から変位検出基準までの押込み方向の長さから、圧子軸２の被検出部２ａの温度が基準温度（例えば、２５℃）である際に測定された、圧子軸２の先端から変位検出基準までの押込み方向の長さを引いた差を記憶している。
ここで、例えば、圧子軸２が、圧子軸２（被検出部２ａ）の温度の増加に伴って押込み方向に膨張していくのであれば、「圧子軸の温度」記憶領域に記憶された温度が２５℃よりも小さいときは、それに対応する「圧子軸の膨張量」記憶領域に記憶された膨張量は負の値であり、「圧子軸の温度」記憶領域に記憶された温度が２５℃のときは、それに対応する「圧子軸の膨張量」記憶領域に記憶された膨張量は０（ゼロ）であり、「圧子軸の温度」記憶領域に記憶された温度が２５℃よりも大きいときは、それに対応する「圧子軸の膨張量」記憶領域に記憶された膨張量は正の値である。

推定プログラム７３ｂ１は、例えば、温度-膨張量データテーブル７３ａ１に記憶された圧子軸２の温度と圧子軸２の膨張量との関係から、圧子軸温度検出部５により検出された圧子軸２の温度における圧子軸２の膨張量を推定する機能を、ＣＰＵ７１に実現させる。
具体的には、ＣＰＵ７１は、例えば、温度-膨張量データテーブル７３ａ１の「圧子軸の膨張量」記憶領域に記憶された値の中から、圧子軸温度検出部５から出力された温度に関するデータに基づく値（圧子軸２の温度）に対応する値を取得して、該取得した値を圧子軸２の膨張量と推定する。
なお、温度-膨張量データテーブル７３ａ１に記憶されていない温度が圧子軸温度検出部５により検出された場合は、ＣＰＵ７１は、例えば、所定の補間式を用いて、該検出された温度における膨張量を推定する。
ＣＰＵ７１は、かかる推定プログラム７３ｂ１を実行することによって、推定手段として機能する。
ここで、圧子軸膨張量推定機構は、例えば、温度-膨張量データテーブル７３ａ１と、圧子軸温度検出部５と、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１と、により構成される。

補正プログラム７３ｂ２は、例えば、変位計４により測定された圧子軸２の押込み深さの値を、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１により推定された圧子軸２の膨張量を考慮した値に補正する機能を、ＣＰＵ７１に実現させる。
具体的には、ＣＰＵ７１は、例えば、変位計４から出力された押込み深さに関するデータに基づく値（圧子軸２の押込み深さ）に推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１により推定された圧子軸２の膨張量を加算する、変位計４から出力された押込み深さに関するデータに基づく値（圧子軸２の押込み深さ）と推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１により推定された圧子軸２の膨張量とを所定の補正式に代入する、などの処理を行うことによって、圧子軸２の押込み深さの値を補正する。
ＣＰＵ７１は、かかる補正プログラム７３ｂ２を実行することによって、補正手段として機能する。

＜押込み深さの値の測定及び補正＞
まず、例えば、ユーザにより制御部１４に接続された操作部（図示省略）等が操作されて試料台１１の温度が設定されると、ＣＰＵ１４１は、例えば、該設定された温度になるように、試料台１１の温度を制御する。

次いで、例えば、ユーザにより制御処理部７に接続された操作部（図示省略）等が操作されて押込み深さの測定を開始するよう指示されると、ＣＰＵ７１は、例えば、荷重負荷機構部３や変位計４に制御信号を入力して、圧子軸２の押込み深さを測定させるとともに、圧子軸温度検出部５や移動部６に制御信号を入力して、圧子軸２の被検出部２ａの温度を検出させる。この際、例えば、ＣＰＵ７１には、荷重負荷機構部３から試験力に関するデータが、変位計４から押込み深さに関するデータが、圧子軸温度検出部５から温度に関するデータが、互いに同期付けられて出力される。

次いで、ＣＰＵ７１は、例えば、変位計４から出力された押込み深さに関するデータと、荷重負荷機構部３から出力された試験力に関するデータとに基づいて、例えば、図３（ａ）に示すようなグラフを作成する。ここで、図３（ａ）に示すグラフは、例えば、押込み深さの測定中、圧子軸２の温度が増加し続けた（すなわち、圧子軸２が膨張し続けた）場合に得られるグラフの顕著な例である。

次いで、例えば、ユーザによる操作部（図示省略）等の操作によって圧子軸２の押込み深さの値を補正するよう指示されると、ＣＰＵ７１は、例えば、推定プログラム７３ｂ１を実行して、温度-膨張量データテーブル７３ａ１に記憶された圧子軸２の温度と圧子軸２の膨張量との関係から、圧子軸温度検出部５から出力された温度に関するデータに基づく値（圧子軸２の温度）における圧子軸２の膨張量を推定する。

次いで、ＣＰＵ７１は、例えば、補正プログラム７３ｂ２を実行して、変位計４から出力された押込み深さに関するデータに基づく値（圧子軸２の押込み深さの値）を、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１により推定された圧子軸２の膨張量を考慮した値に補正して、例えば、図３（ａ）に示すグラフから、図３（ｂ）に示すようなグラフを作成する。ここで、図３（ａ）に示すグラフの点ａ及び点ｂは、それぞれ図３（ｂ）に示すグラフの点Ａ及び点Ｂに対応する。

以上説明した本発明の硬さ試験機１によれば、ＲＯＭ７３によって、圧子軸２の被検出部２ａの温度と、圧子軸２の押込み方向の膨張量と、の関係を示す温度-膨張量データテーブル７３ａ１を予め記憶しておくことができ、変位計４によって、圧子軸２による試料Ｓに対するくぼみ形成時に、圧子軸２の押込み深さを測定することができ、圧子軸温度検出部５によって、変位計４による測定中に、圧子軸２の被検出部２ａの温度を検出することができ、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１によって、ＲＯＭ７３に記憶された温度-膨張量データテーブル７３ａ１に記憶された圧子軸２の被検出部２ａの温度と圧子軸２の押込み方向の膨張量との関係から、圧子軸温度検出部５により検出された圧子軸２の被検出部２ａの温度における圧子軸２の押込み方向の膨張量を推定することができ、補正プログラム７３ｂ２を実行したＣＰＵ７１によって、変位計４により測定された圧子軸２の押込み深さの値を、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１より推定された圧子軸２の押込み方向の膨張量を考慮した値に補正することができる。すなわち、押込み深さを測定している間の圧子軸２の被検出部２ａの温度を検出し、その検出した温度から圧子軸２の押込み方向の膨張量を推定するため、測定の途中で圧子軸２の温度の増加率が変化した場合等にも対応することができることとなって、測定中における圧子軸２の熱膨張の影響をより正確に推定することができ、これにより、より正確な押込み深さを測定することができる。
さらに、例えば、試料Ｓの硬さ等の温度依存性を評価するために、試料台１１を加熱又は冷却して押込み深さの測定を行っても、圧子軸２の温度が安定するまで、すなわち、圧子軸２の膨張が安定するまで待つ必要がなくなって、使い勝手がよい。

また、加熱冷却部１３によって、試料台１１を加熱又は冷却することができ、温度検出部１２によって、試料台１１に載置された試料Ｓ近傍の温度を検出することができ、制御部１４のＣＰＵ１４１によって、温度検出部１２により検出された温度に基づいて加熱冷却部１３を制御して、試料台１１の温度を制御することができる。したがって、圧子軸２が加熱又は冷却される状況下（すなわち、圧子軸２が熱膨張或いは熱収縮する状況下）での押込み深さをより正確に測定することができる。

また、圧子軸温度検出部５は、圧子軸２の被検出部２ａの温度を非接触で検出することができるため、例えば、圧子軸温度検出部５が圧子軸２に接触すること等により生じる押込み深さの値の誤差等を考慮する必要がなくなって、より一層簡易に且つ正確に圧子軸２の押込み方向の膨張量を推定することができる。

また、圧子軸温度検出部５は、移動部６に連結されているため、圧子軸２の押込み動作に連動して、圧子軸２における圧子軸温度検出部５により温度が検出される被検出部２ａを追従して移動することができる。したがって、押込み深さの測定の間、圧子軸２における同一箇所を常に被検出部２ａとすることができるため、例えば、圧子軸２の押込み方向に温度ムラが生じていたとしても（具体的には、例えば、試料台１１が加熱されている場合に、圧子軸２における圧子２１側の温度は高く、圧子軸２における圧子２１反対側の温度は低いといった温度ムラが生じていたとしても）、該温度ムラに影響されることなく正確に圧子軸２の膨張量を推定することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
ＲＯＭ７３に、圧子軸２の被検出部２ａの温度と、圧子軸２の押込み方向の膨張量と、の関係を示す情報として温度-膨張量データテーブル７３ａ１を記憶するようにしたが、この限りではなく、例えば、圧子軸２の被検出部２ａの温度と、圧子軸２の押込み方向の膨張量と、の関係を示す情報として所定の膨張量推定式を記憶するようにしてもよい。この場合、推定プログラム７３ｂ１を実行したＣＰＵ７１は、圧子軸温度検出部５から出力された温度に関するデータに基づく値（圧子軸２の温度）を、該所定の膨張量推定式に代入することによって、圧子軸２の膨張量を推定することになる。

本実施の形態においては、圧子軸２に一個の被検出部２ａを備えるようにしたが、例えば、複数の被検出部２ａを備えるようにしてもよい。複数の被検出部２ａを圧子軸２の押込み方向に沿って備えるようにすると、例えば、圧子軸２の押込み方向に温度ムラが生じている場合でも、より正確に圧子軸２の膨張量を推定することができる。なお、この場合、温度-膨張量データテーブル７３ｂ１の「圧子軸の温度」記憶領域には、例えば、複数の被検出部２ａの温度の平均値等を記憶しておく必要がある。

圧子軸温度検出部５は、圧子軸２に接触して、圧子軸２の温度を検出する構成であってもよし、圧子軸２に内蔵されて、圧子軸２の温度を検出する構成であってもよい。

硬さ試験機１の構成は、本実施の形態の限りでなく、例えば、一方の端部に圧子軸（圧子）を有し、もう一方の端部に電磁力を発生させるフォースコイルを有する荷重レバーを備えて構成される硬さ試験機等であってもよい。

本発明にかかる材料試験機の要部構成を示す図である。 本発明にかかる材料試験機の機能的構成を示す図である。 本発明にかかる材料試験機により得られた補正前のグラフ（ａ）と、補正後のグラフ（ｂ）と、を示す図である。

符号の説明

１ 硬さ試験機（材料試験機）
２ 圧子軸
２ａ 被検出部
４ 変位計（測定手段）
５ 圧子軸温度検出部（圧子軸温度検出手段、圧子軸膨張量推定機構）
７１ ＣＰＵ（推定手段、圧子軸膨張量推定機構、補正手段）
７３ ＲＯＭ（記憶手段、圧子軸膨張量推定機構）
７３ｂ１ 推定プログラム（推定手段、圧子軸膨張量推定機構）
７３ｂ２ 補正プログラム（補正手段）
１１ 試料台
１２ 温度検出部（温度検出手段）
１３ 加熱冷却部
１４ 制御部（制御手段）
Ｓ 試料

Claims (5)

1. 圧子軸の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、
   前記圧子軸の温度を検出する圧子軸温度検出手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報から、前記圧子軸温度検出手段により検出された前記圧子軸の温度における前記圧子軸の膨張量を推定する推定手段と、
   を備えることを特徴とする圧子軸膨張量推定機構。
2. 試料表面に圧子軸を押込んでくぼみを形成させ、該くぼみに基づいて試料の所定の材料特性を評価する材料試験機において、
   前記圧子軸の温度と、該圧子軸の膨張量と、の関係を示す情報を記憶する記憶手段と、
   前記圧子軸によるくぼみ形成時に、該圧子軸の押込み深さを測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定中に、前記圧子軸の温度を検出する圧子軸温度検出手段と、
   前記記憶手段に記憶された情報から、前記圧子軸温度検出手段により検出された前記圧子軸の温度における前記圧子軸の膨張量を推定する推定手段と、
   前記測定手段により測定された前記圧子軸の押込み深さの値を、前記推定手段により推定された前記圧子軸の膨張量を考慮した値に補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする材料試験機。
3. 請求項２に記載の材料試験機において、
   前記試料を載置する試料台と、
   前記試料台を加熱又は冷却する加熱冷却部と、
   前記試料台に載置された試料近傍の温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段により検出された温度に基づいて前記加熱冷却部を制御して、前記試料台の温度を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする材料試験機。
4. 請求項２又は３に記載の材料試験機において、
   前記圧子軸温度検出手段は、前記圧子軸の温度を非接触で検出することを特徴とする材料試験機。
5. 請求項４に記載の材料試験機において、
   前記圧子軸は、前記圧子軸温度検出手段により温度が検出される被検出部を備え、
   前記圧子軸温度検出手段は、前記圧子軸の押込み動作に連動して、前記被検出部を追従して移動することを特徴とする材料試験機。

Images