JP2018146466A - 硬さ試験機及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】別途くぼみの直径の計測を行うことを要せず、連続して硬さ試験を行うことができる硬さ試験機及びプログラムを提供する。【解決手段】試料Ｓの表面に圧子６１により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることにより試料Ｓの硬さを測定する硬さ試験機１において、形成されたくぼみの深さを検出する深さ検出手段（圧子軸変位検出部６３）と、深さ検出手段によって検出されたくぼみの深さと、圧子６１の先端部の寸法と、に基づいて、形成されたくぼみの直径を算出する直径算出手段（ＣＰＵ１０１）と、直径算出手段によって算出されたくぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置を決定する位置決定手段（ＣＰＵ１０１）と、位置決定手段によって決定された試験位置にくぼみが形成されるように、圧子６１に対する試料Ｓの位置を調整する位置調整手段（試料台８）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、硬さ試験機及びプログラムに関する。

従来、圧子を用いて試料（ワーク）の表面に所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることによって、試料の硬さを測定する硬さ試験機が知られている。例えば、ロックウェル硬さ試験機は、試料の表面に円錐形ダイヤモンド圧子又は球圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみ形成時の圧子の押込みの深さを用いて、試料の硬さを測定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１５７０５０号公報

ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格で定められているロックウェル硬さ試験の試験方法では、「二つの隣接するくぼみの中心間の距離は、くぼみの直径の３倍以上でなければならない」という要求事項があるが(JIS Z 2245:2016等参照)、上記のようにロックウェル硬さ試験は、くぼみ形成時の圧子の押込みの深さを用いて試料の硬さを測定する試験方法であるため、通常のロックウェル硬さ試験機には、試料表面を画像測定する機能は搭載されていない。

また、ロックウェル硬さ試験においては、まず試料に初試験力Ｆ_０を負荷し、続いてこれに追加試験力Ｆ_１を加えた全試験力Ｆ（Ｆ_０＋Ｆ_１）を負荷し、続いて再び初試験力Ｆ_０のみが付加された状態とし、この際の前後２回の初試験力Ｆ_０のみが負荷された状態における、圧子の押込みの深さの差から硬さ値を求める。したがって、ロックウェル硬さ試験の際には、必ずしも形成されたくぼみの試料表面からの深さを計測する必要はないため、通常のロックウェル硬さ試験機においては、試験時に形成されたくぼみの深さを計測することはできず、この場合、くぼみの深さからくぼみの直径を算出することもできない。

このため、単一の試料に複数回の硬さ試験を行う際には、形成されたくぼみの直径を別途測定器を用いて計測する必要があり、連続して硬さ試験を行うことは困難であった。

本発明は、別途くぼみの直径の計測を行うことを要せず、連続して硬さ試験を行うことができる硬さ試験機及びプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることにより前記試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
形成されたくぼみの深さを検出する深さ検出手段と、
前記深さ検出手段によって検出された前記くぼみの深さと、前記圧子の先端部の寸法と、に基づいて、形成されたくぼみの直径を算出する直径算出手段と、
前記直径算出手段によって算出された前記くぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置を決定する位置決定手段と、
前記位置決定手段によって決定された試験位置にくぼみが形成されるように、前記圧子に対する前記試料の位置を調整する位置調整手段と、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記硬さ試験機はロックウェル硬さ試験機であり、
前記位置決定手段は、くぼみの中心間距離がくぼみの直径の３倍以上となるように前記試験位置を決定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
作業者が設定条件を入力する入力手段を備え、
前記位置決定手段は、前記くぼみの直径と、前記入力手段によって設定された設定条件と、に基づいて、前記試験位置を決定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることにより前記試料の硬さを測定する硬さ試験機のコンピュータを、
深さ検出手段によって検出されたくぼみの深さと、前記圧子の先端部の寸法と、に基づいて、形成されたくぼみの直径を算出する直径算出手段、
前記直径算出手段によって算出されたくぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置を決定する位置決定手段、
として機能させるプログラムである。

本発明によれば、別途くぼみの直径の計測を行うことを要せず、連続して硬さ試験を行うことができる硬さ試験機及びプログラムを提供することができる。

実施形態に係る硬さ試験機の全体構成を示す正面図である。 実施形態に係る硬さ試験機の制御構造を示すブロック図である。 実施形態に係る硬さ試験機の動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る硬さ試験機によって形成されたくぼみの直径の算出の一例を示す図である。 実施形態に係る硬さ試験機によって形成されたくぼみの直径の算出の一例を示す図である。 （ａ）は変形例に係る硬さ試験機によって形成されたくぼみの平面図、（ｂ）は変形例に係る硬さ試験機によって形成されたくぼみの対角線における断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図１におけるＸ方向を前後方向とし、Ｙ方向を左右方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。なお、Ｘ方向においては、図１における手前側を前、奥側を後とする。

［１．構成の説明］
本実施形態に係る硬さ試験機１は、ロックウェル硬さ試験機であり、図１及び図２に示すように、荷重アーム２と、荷重アーム２に作用力を付与して荷重アーム２を作動（上下動）させるアーム作動部３と、荷重アーム２の下面側に備えられた試験力発生ばね４と、試験力発生ばね４と連結され、先端部に圧子６１を備える圧子軸６と、圧子軸６の変位量（圧子６１の侵入量）を検出する際の基準面を有する基準部７と、圧子軸６（圧子６１）と対向配置され、試料Ｓが載置される試料台８と、制御部１００と、操作部１１０と、表示部１２０と、を備えて構成されている。なお、硬さ試験機１では、図２に示す制御部１００により、各部の動作制御が行われる。

荷重アーム２は、基部２１と、基部２１の側面から突出するアーム部２２と、基部２１の下面側で基部２１よりも幅広に形成された底部２３と、底部２３の下面側一端部に備えられ、荷重アーム２と基準部７とを連結する略Ｌ字型のリンク部材２４と、を備えて構成されている。

アーム部２２は、固定治具３４によりアーム作動部３のコラム軸３３に上下動可能に固定されている。アーム部２２（荷重アーム２）は、コラム軸３３の回転駆動により、固定治具３４と連動して上下に移動する。即ち、荷重アーム２（アーム部２２）は、アーム作動部３の動作に伴い、上下動を行う。

また、アーム部２２の先端部には、アーム部２２（荷重アーム２）が作動（上下動）した際の変位量を検出するアーム変位検出部２２１が備えられている。
アーム変位検出部２２１は、例えば、アーム部２２の先端部と対向する位置に備えられたスケール２２２の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。アーム変位検出部２２１は、圧子６１を試料Ｓに押し込む際のアーム部２２の変位量を検出し、検出した変位量に基づくアーム部変位信号を制御部１００に出力する。

アーム作動部３は、モータ３１と、コラム軸３３と、モータ３１のモータ軸（図示省略）とコラム軸３３とに掛け渡されるタイミングベルト３２と、を備えて構成されている。なお、アーム作動部３は、コラム軸３３が固定治具３４によりアーム部２２に固定されることにより荷重アーム２に接続されている。

モータ３１は、制御部１００から入力された駆動制御信号に基づいて駆動する。モータ３１のモータ軸は、モータ３１の駆動により回転する。モータ軸の駆動力は、タイミングベルト３２を介してコラム軸３３に伝達され、コラム軸３３を回転させる。固定治具３４は、コラム軸３３の回転駆動により上下に移動する。
このように、アーム作動部３は、モータ３１の駆動に基づいて固定治具３４を上下動させ、固定治具３４と接続している荷重アーム２のアーム部２２にその駆動（駆動力）を伝達させて、荷重アーム２を上下動させる。

また、荷重アーム２の底部２３の下面側中央部には、試験力を発生させる試験力発生ばね４が備えられている。試験力発生ばね４の側面には、所定の間隔の目盛が刻まれたスケール４１が備えられている。

試験力発生ばね４は、荷重アーム２の下方への移動に伴い、圧子軸６を下方へと押圧し移動させる。そして、試験力発生ばね４は、荷重アーム２の駆動、動作を圧子軸６に伝達する。

また、荷重アーム２の底部２３の下面側他端部には、荷重アーム２が作動（上下動）した際の試験力発生ばね４の変形量を検出するばね変位検出部４２が備えられている。
ばね変位検出部４２は、例えば、試験力発生ばね４の側面に備えられたスケール４１の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。ばね変位検出部４２は、圧子軸６等を介して圧子６１を試料Ｓに押し込む際の試験力発生ばね４の変形量（変位量）を検出し、検出した変形量に基づくばね変位信号を制御部１００に出力する。なお、この変形量は、圧子６１が試料Ｓを押し込む押圧力（試験力）又は試料Ｓに加わる荷重に対応するようになっている。

圧子軸６は、アーム作動部３の動作により、下方に設けられた試料台８上に載置された試料Ｓに向けて移動し、先端部に備えた圧子６１を試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付ける。圧子６１が試料Ｓを所定の試験力で押圧することにより、試料Ｓの表面にくぼみが形成される。また、圧子軸６の表面には、所定の間隔の目盛が刻まれたスケール６２が一体形成されている。
圧子６１は、例えば、ロックウェル硬さ試験用の先端角１２０°の円錐形ダイヤモンド圧子又は球圧子（例えば、直径が１／１６インチ、１／８インチ、１／４インチ、１／２インチのもの）を使用する。

また、試験力発生ばね４の下方には、荷重アーム２の底部２３に備えられたリンク部材２４と連結され、圧子軸変位検出部６３が圧子軸６の変位量を検出する際の基準面を有する基準部７を保持する基準部保持部材７１が備えられている。
基準部保持部材７１の上端側には、リンク部材２４に沿って上下動可能に構成されたスライド部材２５が備えられている。このスライド部材２５とリンク部材２４とにより、リンク部材２４上をスライド部材２５がスライドすることで直線運動をガイドする、所謂ＬＭガイド（登録商標）が構成される。なお、ＬＭガイド（リンク部材２４及びスライド部材２５）の具体的な構造は、従来公知の技術（例えば、特開平８−３１３２１７等）を用いることができるため、詳細な説明は省略する。
また、リンク部材２４の下端部には、スライド部材２５の下方への移動を規制する規制部２４１が形成されている。
上記の構成により、基準部保持部材７１（基準部７）は、リンク部材２４に沿って上下動することができるようになっている。

基準部７は、基準部保持部材７１の下面側に取り付けられており、圧子軸６の先端部に備えられた圧子６１の先端部の上下方向の位置基準となる部材である。基準部７は、圧子軸６（圧子６１）を挿通可能な中空形状に形成されている。基準部７の下面は、圧子軸６に垂直な面（水平面）となるように形成されている。

基準部７を、基準部保持部材７１と共にリンク部材２４に沿って上下動させることで、基準部７の下面を、試料Ｓの表面に当接した状態とすることができる。

また、基準部７の上面側には、圧子軸６の変位量を検出する圧子軸変位検出部６３が備えられている。
圧子軸変位検出部６３は、例えば、圧子軸６の表面に一体形成されたスケール６２の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダである。圧子６１が試料Ｓに押し込まれる際の圧子軸６の変位量（即ち、試料Ｓに押し込まれた圧子６１の侵入量（押込み深さ））を検出し、検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部１００に出力する。

基準部７の下面が試料Ｓの表面に当接した状態で押込み試験を行うことで、圧子軸変位検出部６３は、基準部７の下面（すなわち試料Ｓの表面）を基準面として圧子軸６の変位量を検出することができる。
これによって、圧子軸変位検出部６３により、圧子６１の試料Ｓの表面からの侵入量を検出することができ、試験時に形成されたくぼみの深さの検出が可能となる。

試料台８は、例えば、Ｘ方向に水平移動可能な一軸ステージであり、制御部１００が出力する制御信号に応じて駆動する駆動機構部（図示省略）により駆動され、上面に載置された試料ＳをＸ方向に移動させる。

制御部１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＡＭ１０２と、記憶部１０３と、を備えて構成され、記憶部１０３に記憶された所定のプログラムが実行されることにより、所定の硬さ試験を行うための動作制御等を行う機能を有する。
ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３に格納された処理プログラム等を読み出して、ＲＡＭ１０２に展開して実行することにより、硬さ試験機１全体の制御を行う。
ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１０１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ１０２内のプログラム格納領域に展開するとともに、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等をデータ格納領域に格納する。
記憶部１０３は、例えば、プログラムやデータ等を記憶する記録媒体（図示省略）を有しており、この記録媒体は、半導体メモリ等で構成されている。また、記憶部１０３は、ＣＰＵ１０１が硬さ試験機１全体を制御する機能を実現させるための各種データ、各種処理プログラム、これらプログラムの実行により処理されたデータ等を記憶する。

例えば、ＣＰＵ１０１は、ばね変位検出部４２から入力されたばね変位信号と予め設定された設定ばね変位データとの比較を行う。そして、ＣＰＵ１０１は、所定の試験力（荷重）で圧子６１を試料Ｓに作用させるように荷重アーム２を移動させるべく、アーム作動部３（モータ３１）の駆動を制御する駆動制御信号をモータ３１に出力する。

操作部１１０は、キーボード、マウス等のポインティングデバイスなどを備え、硬さ試験を行う際の作業者（オペレータ）による入力操作を受け付ける。そして、操作部１１０は、作業者による所定の入力操作を受け付けると、その入力操作に応じた所定の操作信号を生成して、制御部１００へと出力する。

表示部１２０は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されている。表示部１２０は、操作部１１０において入力された硬さ試験の設定条件及び硬さ試験の結果等を表示する。

［２．動作の説明］
次に、本実施形態に係る硬さ試験機１の動作について、図３のフローチャートに基いて説明する。
まず、作業者は、試料台８上に試料Ｓを載置する（図１参照）。なお、図１に示す例では、試料Ｓとして、板状の試料を例示している。また、このとき作業者は、試料Ｓの最初の試験位置である試験位置Ｐ_１（最初にくぼみを形成する地点）が圧子６１の直下に来るように試料Ｓを載置する
なお、試料ＳのＸ方向の載置位置は、操作部１１０を操作して、試料台８を移動させることによって調整してもよい。

続いて、作業者は、操作部１１０を操作して、硬さ試験における基本的な各種設定条件（例えば、試料Ｓの材質、圧子６１により試料Ｓに負荷される試験力等）に加え、試料Ｓに対して連続して行われる試験回数Ｎを設定する。
また、後述のように、硬さ試験機１において、圧子６１を付け替えることで、複数種類の圧子６１の使用が予定されている場合には、作業者は使用する圧子の種類を指定する。また、硬さ試験機において、試験位置の決定方法を作業者が設定することが予定されている場合には、作業者は、当該決定方法を設定する。
すなわち、操作部１１０は、本発明における入力手段として機能することとなる。

続いて、作業者は、操作部１１０を操作して、硬さ試験開始の指示操作（例えば、表示部１２０に表示された硬さ試験開始アイコンをマウス等でクリックする操作）を行う。

試験開始の指示操作を受けると、ＣＰＵ１０１は、試験位置Ｐ_１における硬さ試験を実施する。

具体的には、ＣＰＵ１０１は、まず、圧子６１により、試料Ｓの試験位置Ｐ_１に所定の初試験力Ｆ_０を負荷する。
続いて、ＣＰＵ１０１は、圧子６１により、試料Ｓの試験位置Ｐ_１に初試験力Ｆ_０に所定の追加試験力Ｆ_１を加えた全試験力Ｆ（Ｆ_０＋Ｆ_１）を負荷する。
続いて、ＣＰＵ１０１は、圧子６１により、試料Ｓの試験位置Ｐ_１に再び初試験力Ｆ_０のみを負荷する。

ＣＰＵ１０１は、圧子軸変位検出部６３から出力された圧子軸変位信号により、上記の３つの試験段階における圧子軸６の変位量を取得する。そして、この際の前後２回の初試験力Ｆ_０のみが掛けられた状態における、圧子の侵入量（押込み深さ）の差から、硬さ値を算出する。

また、本実施形態に係る硬さ試験機１には、基準部７が備えられており、硬さ試験は、基準部７の下面が試料Ｓの表面に当接した状態で行われる。そして、圧子軸変位検出部６３は、基準部７の下面、すなわち試料Ｓの表面を基準面として圧子軸６の変位量を検出するため、上記３つの試験段階において、基準部７の下面からの圧子６１の突出量、すなわち試料Ｓへの圧子６１の侵入量が計測されることとなる。

そして、試料Ｓに全試験力Ｆ（Ｆ_０＋Ｆ_１）を負荷した後に、再び初試験力Ｆ_０のみを負荷した状態における圧子６１の試料Ｓへの侵入量が、弾性回復後の最終的なくぼみの深さであり、形成されたくぼみの深さである。

すなわち、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、硬さ試験の過程で、自動的に形成されたくぼみの深さが明らかとなる（ステップＳ１：深さ検出工程）。そして、圧子軸変位検出部６３は、本発明における深さ検出手段として機能することとなる。

次に、ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３内に格納された直径算出プログラムを実行することにより、形成されたくぼみの深さと、圧子６１の先端部の寸法と、から、くぼみの直径を算出する（ステップＳ２：直径算出工程）。すなわち、ＣＰＵ１０１は、本発明における直径算出手段として機能する。

なお、硬さ試験機１において、特定の寸法の圧子６１の使用のみが予定されている場合には、当該圧子の寸法に関するデータを事前に記憶部１０３に格納しておき、ＣＰＵ１０１は、当該寸法データと形成されたくぼみの深さとを用いて、くぼみの直径を算出することとなる。
また、硬さ試験機１において、圧子６１を付け替えることで、複数種類の圧子６１の使用が予定されている場合にも、圧子の先端形状は試験規格に従って定められる必要があることから、使用の可能性のある圧子の種類は一定数しか存在しない。したがって、例えば、使用の可能性のある圧子の寸法に関するデータを事前に全て記憶部１０３に格納しておき、作業者が試験開始前の各種設定条件の入力時に、使用する圧子の種類を指定するように構成することで、ＣＰＵ１０１は、当該指定された圧子に関する寸法データと形成されたくぼみの深さとを用いて、くぼみの直径を算出することが可能となる。

例えば、規格に従い圧子の先端の曲率半径ＳＲ＝０．２ｍｍ、先端角度θ＝１２０°の円錐形ダイヤモンド圧子を用いる場合において、圧子先端の球状の部分に加えて上部の円錐状の部分によって深さｈ_１のくぼみが形成された場合については、図４に示すようにくぼみの直径ｄ_１を求めることができる。

すなわち、まず、圧子先端の球状部分の中心座標をＯ、圧子の円錐状の部分の頂点座標をＰ、くぼみの最深部の座標をＱとし、その他図４に示すように各点の座標を定めた場合、先端角度θ＝１２０°から∠ＡＰＣ＝∠ＢＰＣ＝θ／２＝６０°であり、直角三角形ＯＤＰ及び直角三角形ＯＥＰを用いて、くぼみの最深部ＱからＰまでの距離ｈ´は、以下のように求められる。

また、ＣＰ＝ｈ_１＋ｈ´、∠ＡＰＣ＝∠ＢＰＣ＝θ／２、くぼみの直径ｄ_１＝ＡＣ＋ＢＣから、くぼみの直径ｄ_１は以下のように求められる。

また、例えば、規格に従い圧子の先端の曲率半径ＳＲ＝０．２ｍｍ、先端角度θ＝１２０°の円錐形ダイヤモンド圧子を用いる場合において、圧子６１の先端の球状の部分のみによって、深さｈ_２のくぼみが形成された場合については、図５に示すように、くぼみの直径ｄ_２を求めることができる。

まず圧子先端の球状部分の中心座標をＯ、Ｏから垂直に下ろした直線と、試料Ｓの表面である水平面との交点の座標をＰ、くぼみの最深部の座標をＱとし、その他図５に示すように各点の座標を定めた場合、ＯＡ＝ＳＲ、ＯＰ＝ＯＱ−ＰＱ＝ＳＲ−ｈ_２、ｄ_２＝ＡＰ＋ＢＰより、直角三角形ＡＯＰ及び直角三角形ＢＯＰを用いて、くぼみの直径ｄ_２は以下のように求められる。

また、規格に従い、例えば、半径０．７９３７５〜６．３５ｍｍの所定の球圧子を用いる場合についても、形成されるくぼみの形状は、図５に示した円錐形ダイヤモンド圧子を用いて圧子先端の球状の部分のみによってくぼみが形成された場合と同様であり、これと同様にして、形成されたくぼみの直径を求めることができる。

続いて、ＣＰＵ１０１は、記憶部１０３内に格納された試験位置決定プログラムを実行することにより、ステップＳ２で算出されたくぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置Ｐ_２を決定する（ステップＳ３：位置決定工程）。すなわち、ＣＰＵ１０１は、本発明における位置決定手段として機能する。
なお、本実施形態に係る硬さ試験機１においては、試料台８は一軸ステージであり、Ｘ方向にしか移動しないことから、試験位置Ｐ_２は、試験位置Ｐ_１から前方又は後方に移動した位置に限られる。
また、試験位置Ｐ_２を試験位置Ｐ_１の前方と定めた場合には、試験位置Ｐ_３以降についても、全て前の試験位置の前方と決定され、また、試験位置Ｐ_２を試験位置Ｐ_１の後方と定めた場合には、試験位置Ｐ_３以降についても全て前の試験位置の後方と決定されることとなる。

具体的には、ＣＰＵ１０１は、例えば、ステップＳ２で算出されたくぼみの直径のＭ（自然数）倍の距離、試料Ｓ上において試験位置Ｐ_１から後方に移動した位置という形で、試験位置Ｐ_２を決定する。なお、この際には、上記のように、ＪＩＳ規格やＩＳＯ規格におけるロックウェル硬さの試験方法においては、「二つの隣接するくぼみの中心間の距離は、くぼみの直径の３倍以上でなければならない」とされていることから、Ｍ≧３である必要がある。
また、この際のＭの値は、試験位置決定プログラムによって予め定められていてもよいし、試験前の設定条件の入力時に、作業者が操作部１１０を用いて任意の数値を設定できるようにしてもよい。作業者が任意の数値を設定できるようにした場合、試験の目的等に応じて、任意の間隔を空けて硬さ試験を実施することが可能となる。

なお、試験位置Ｐ_２は、試験位置Ｐ_１に形成されたくぼみから、中心間距離がくぼみの直径の３倍以上離れた位置となるように決定されればよく、試験位置Ｐ_２の決定方法は上記のものには限られない。

試験位置Ｐ_２が決定されると、続いてＣＰＵ１０１は、試料台８に対して、所定の制御信号を送信する。
制御信号を受けた試料台８は、当該制御信号に応じて、試験位置Ｐ_２が圧子６１の直下に来るように試料Ｓを移動させる（ステップＳ４：位置調整工程）。すなわち試料台８は、本発明における位置調整手段として機能する。

具体的には、例えば、上記のように、試験位置Ｐ_２が、試験位置Ｐ_１から、くぼみの直径のＭ倍の距離後方に移動した位置とステップＳ３で決定された場合においては、試料台８は、前方にくぼみの直径のＭ倍の距離移動し、これに伴って、試料台８上に載置された試料Ｓを、くぼみの直径のＭ倍の距離前方に移動させる。これによって、圧子６１によってくぼみが形成される位置は、試料Ｓ上において、くぼみの直径のＭ倍の距離後方に移動した位置となる。

ステップＳ４が終了すると、ステップＳ１に戻り、試験位置Ｐ_２にくぼみが形成され、硬さ試験が行われる。

上記の過程を繰り返し、試験位置Ｐ_１、Ｐ_２、……、Ｐ_Ｎにおいて硬さ試験が行われると、ＣＰＵ１０１は、硬さ試験機１の動作を停止し、試験を終了する。
これによって、試料Ｓの表面には、試験位置Ｐ_１、Ｐ_２、……、Ｐ_Ｎに、Ｘ方向の直線状に所定の間隔を空けて、Ｎ個のくぼみが形成され、それぞれの試験位置において硬さ試験が行われたこととなる。

［３．効果の説明］
以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、形成されたくぼみの直径を別途計測の上で、必要とされるくぼみの中心間距離を算出する必要がなくなる。これによって、形成されたくぼみの直径から算出された所定の間隔を空けて、連続して試験を行うことが可能となり、単一の試料Ｓに対して連続して試験を行う際の効率を向上することができる。

［４．変形例］
上記においては、試料台８としてＸ方向にのみ移動する一軸ステージを用いて、試料Ｓに対して直線状に連続して硬さ試験を行う場合について説明したが、これに限られず、例えば、試料台として、ＸＹ平面上を２次元に移動可能なＸＹステージを用いてもよい。
この場合、例えば、形成されたくぼみの直径から算出された所定の間隔を空けつつ、２列以上の多列状にくぼみを形成し、連続して硬さ試験を行うことが可能となる。これによって、試料Ｓの表面全体に対して、満遍なく、試験規格に対応した所定の間隔を空けて試験を行うことが可能となり、試料Ｓを無駄なく使用することができる。

また、本発明に係る硬さ試験機は、ロックウェル硬さ試験機には限られず、例えば、ビッカース硬さ試験機であってもよい。
この場合、図６（ｂ）に示したように、深さｈ_３のくぼみが形成された場合、形成されたくぼみの深さｈ_３の７倍が、図６（ａ）に示した形成された矩形のくぼみの対角線長、すなわち直径ｄ_３として算出されることとなる。

その他、硬さ試験機を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 硬さ試験機
６１ 圧子
６３ 圧子軸変位検出部（深さ検出手段）
８ 試料台（位置調整手段）
１０１ ＣＰＵ（直径算出手段、位置決定手段）
１１０ 操作部（入力手段）
Ｐ_１、Ｐ_２、……、Ｐ_Ｎ 試験位置
ｈ_１、ｈ_２、ｈ_３ 深さ
ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３ 直径
Ｓ 試料

Claims (4)

1. 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることにより前記試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
   形成されたくぼみの深さを検出する深さ検出手段と、
   前記深さ検出手段によって検出された前記くぼみの深さと、前記圧子の先端部の寸法と、に基づいて、形成されたくぼみの直径を算出する直径算出手段と、
   前記直径算出手段によって算出された前記くぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置を決定する位置決定手段と、
   前記位置決定手段によって決定された試験位置にくぼみが形成されるように、前記圧子に対する前記試料の位置を調整する位置調整手段と、
   を備えることを特徴とする硬さ試験機。
2. 前記硬さ試験機はロックウェル硬さ試験機であり、
   前記位置決定手段は、くぼみの中心間距離がくぼみの直径の３倍以上となるように前記試験位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
3. 作業者が設定条件を入力する入力手段を備え、
   前記位置決定手段は、前記くぼみの直径と、前記入力手段によって設定された設定条件と、に基づいて、前記試験位置を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
4. 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させることにより前記試料の硬さを測定する硬さ試験機のコンピュータを、
   深さ検出手段によって検出されたくぼみの深さと、前記圧子の先端部の寸法と、に基づいて、形成されたくぼみの直径を算出する直径算出手段、
   前記直径算出手段によって算出されたくぼみの直径に基づいて、次にくぼみを形成させる試験位置を決定する位置決定手段、
   として機能させるプログラム。

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