JP3722320B2

JP3722320B2 - 硬度計

Info

Publication number: JP3722320B2
Application number: JP35608196A
Authority: JP
Inventors: 峰明森山; 英二古田
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH10185791A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧子により試料に圧痕を形成して、その圧痕の寸法から硬度を求めるようにした硬度計に関し、特に、試料に圧痕を形成する圧子軸と、同圧痕の寸法を計測する圧痕計測軸とが離れて配設されている形式の硬度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の硬度計では、基台上に試料載置用テーブルが移動可能に設けられていて、試料を圧子の直下に位置させて圧痕を形成した後、試料が圧痕計測軸（圧痕計測用レンズ）の直下に、すなわち圧痕寸法計測位置にくるようにテーブルを移動させて、圧痕寸法の計測が行なわれるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように、圧痕形成位置から圧痕寸法計測位置までテーブルを移動させるとき、テーブルが基台上を完全に一直線に移動することは、実際上はなく、図５に点線ｗで示すように、テーブルの移動方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に若干揺れながら、つまり波打ちながら移動する。
したがって、試料が圧痕寸法計測位置に到達したとき、必ずしも、試料に形成された圧痕が、圧痕計測軸（計測用レンズ）の軸線上に位置するとは限らない。
そのために、テーブルをＸ軸方向に移動させた後、テーブルのＹ軸方向位置を手動で調節して、圧痕と圧痕計測軸とを一致させるという操作が必要となっているが、この操作は手間がかかるので、硬さ試験に長時間を要するという問題点がある。
本発明は、このような問題点の解決を図ろうとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、試料に圧痕を形成する圧子軸と、同圧子軸により試料に形成された圧痕を計測する圧痕計測軸とが、Ｘ軸方向に離れて配設されている硬度計において、基台と、同基台に搭載されて上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能なテーブル支持台と、同テーブル支持台にＸ軸方向に移動可能に搭載された試料載置用テーブルと、をそなえ、上記テーブルのＸ軸方向移動時に、そのときの同テーブルのＸ軸方向位置に応じて上記テーブル支持台のＹ軸方向の位置を微調整して、同テーブルの直進性が自動的に確保されるようにする制御器を設けて、課題解決の手段としている。
【０００５】
また、上記制御器にマイクロコンピュータを設け、同マイクロコンピュータに、当該硬度計に固有のＸ軸方向の移動特性を予め入力しておき、上記テーブルのＸ軸方向移動時に、上記マイクロコンピュータに入力されている上記固有の移動特性に基づいて、上記制御器による上記テーブル支持台のＹ軸方向位置の微調整を行なうようにして、課題解決の手段としている。
【０００６】
さらに、上記固有のＸ軸方向の移動特性を、上記テーブルに載置されているテストピースに形成された上記圧子軸による複数の圧痕を、それぞれ上記圧痕計測軸上に順次位置させたときの上記テーブルのＸ軸方向およびＹ軸方向の各移動量に基づいて算出されるものとして、課題解決の手段としている。
【０００７】
上述の本発明の硬度計によれば、試料に形成された圧痕を計測すべく試料を移動させるとき、試料載置用テーブルの直進性が自動的に確保されるので、試料に形成された圧痕を確実に圧痕計測軸の直下に位置させることができるようになり、硬さ試験の迅速化，自動化が可能となる。
【０００８】
また、テーブルの直進性を確保するための制御器には、硬度計の製作時あるいは据付け時に一度、当該硬度計の固有の移動特性をインプットしておくだけで、半永久的にテーブルの直進性が確保されるようになるので、いわゆるメンテナンスフリーでの硬度計の使用が可能となる。
【０００９】
さらに、上記の固有の移動特性は、テストピースを用いることによって簡単に算出することができるので、初期設定あるいは経年変化の補正等も容易に行なうことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施形態としての硬度計について説明する。
図中、図１はその硬度計の正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はその硬度計の移動特性を求める手順を説明するためのテストピースの平面図、図４はその硬度計の移動特性の一例を示すグラフである。
【００１１】
この実施形態の硬度計10 においては、図１に示すように、試料20に圧痕を形成する圧子11ａをそなえた圧子軸11と、形成された圧痕の寸法を計測する圧痕計測用レンズ12ａをそなえた圧痕計測軸12とが、Ｘ軸方向（図１において左右方向）に離れて配設されている。
【００１２】
そして、硬度計10の基台１上に、テーブル支持台２がＹ軸方向（図１において紙面に垂直な方向）に移動可能に搭載されている。そのテーブル支持台２にはモータ（ステップモータ）２ａが内蔵されていて、このモータ２ａに連設されたネジ軸２ｂの左右往復回転により、テーブル支持台２を基台１上でＹ軸方向に移動させることができるようになっている。図２の符号２ｃはテーブル支持台２に取り付けられたＹ軸方向のガイド部材を示しており、このガイド部材２ｃは基台１上の案内溝１ａに摺動可能に嵌挿されている。
【００１３】
また、モータ２ａの回転を制御して、テーブル支持台２のＹ軸方向の位置制御を行なう制御器３（マイクロコンピュータ３ａ内蔵）が設けられている。
符号１ｂは基台１上に突設されてネジ軸２ｂに螺合する螺合部を示している。
【００１４】
テーブル支持台２上には、試料載置用テーブル４がＸ軸方向（Ｙ軸方向と直角な水平方向）に移動可能に搭載されている。符号４ｃはテーブル４の下面に突設されたガイド部材を示しており、このガイド部材４ｃはテーブル支持台２の上面の案内溝に摺動可能に嵌挿されている。
【００１５】
テーブル４をＸ軸方向に往復移動させるために、モータ（ステップモータ）（図示せず）とネジ軸５とからなるテーブル移動装置がテーブル支持台２に内蔵されている。
【００１６】
符号４ａはテーブル４の下側に突設されてネジ軸５に螺合する螺合部を示している。
符号20はテーブル４のテーブル面に載置されたテストピースないし試料を示している。
【００１７】
ここで、この硬度計 10 の移動特性を求める手順について説明する。
まず、テーブル４にテストピース 20 を搭載し、テーブル４をＸ軸方向に移動させながら、そのテストピース20に、図３に示すように複数個（この例では５個）の圧痕Ｐ_１〜Ｐ_５を等ピッチａで形成する。
【００１８】
なお、それらの圧痕Ｐ_１〜Ｐ_５は、テーブル４をＸ軸方向に等ピッチａで移動させるごとに圧子11ａをテストピース20に押し付けることにより形成される。
【００１９】
次いで、圧痕Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４，Ｐ_５が順次、圧痕計測用レンズ12ａの直下にくるように、テーブル４をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。この操作は、圧痕計測用レンズ12ａを通じてモニタに映し出される圧痕像が画面の中央にくるように、テーブル４をピッチａに相当する寸法だけＸ軸方向に移動させた後、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に微調整することで行なわれる。
【００２０】
そして、このときのＸ軸方向の移動量ｘおよびＹ軸方向の各移動量（各微調整量）−ｙが、それぞれ移動量読取り装置６により読み取られて制御器３のマイクロコンピュータ３ａに送信される。このようにＸ軸方向の微調整量をマイクロコンピュータ３ａに入力することにより、ネジ棒５の送り誤差の補正が可能となる。
【００２１】
マイクロコンピュータ３ａにおいては、圧痕Ｐ_１〜Ｐ_５の各Ｘ軸方向の移動量ｘに対するＹ軸方向の微調整量−ｙに基づいて、ｙとｘとの関係ｙ＝ｆ（ｘ）が演算される。そして、その関係がマイクロコンピュータ３ａに記憶される。
ｘとｙとの関係は、例えば図４に示すような蛇行曲線となる。
この場合のｙ＝ｆ（ｘ）が、当該硬度計のＸ軸方向の固有の移動特性である。なお、この移動特性は、経年変化等に伴うガタ等を無視するとき、ほぼ永久的なものである。
【００２２】
このように、テストピース20を用いて圧子 11 ａにより複数の圧痕を形成し、それらの圧痕を圧痕計測軸 12 上に位置させるときのｘとｙとを計測して、マイクロコンピュータで演算することによって、当該硬度計10の固有の移動特性を簡単に算出することができる。
【００２３】
上述の構成をそなえたこの実施形態の硬度計10では、硬度試験の際、通常の硬度計の場合と同様に、テーブル４に試料20を載置して圧子11ａにより圧痕を形成した後、試料に形成された圧痕が圧痕計測用レンズ12ａの光軸上に位置するように、テーブル４をＸ軸方向に移動させる。
【００２４】
このとき、テーブル４のＸ軸方向の移動に伴って、制御器３のコントロール下でモータ２ａも作動するので、テーブル４は、Ｙ軸方向にもｙ＝ｆ（ｘ）で演算される微調整量だけ移動する。
【００２５】
したがって、試料20を圧痕測定用レンズ12ａの方向、すなわちＸ軸方向に移動させるのみで、試料20に形成された圧痕を自動的に圧痕測定用レンズ12ａの光軸上に位置させることができ、硬度計の硬度測定の迅速化、自動化が可能となる。
【００２６】
さらに、テストピース20に、テーブル４をＹ軸方向に移動させながら、等ピッチｂで複数（この例では５個）の圧痕Ｐ_１１〜Ｐ_１５を形成し（図３参照）、Ｐ_１１〜Ｐ_１５に関して上記と同様の処置を施すことにより、当該硬度計10のＹ軸方向の固有の移動特性ｘ＝ｆ（ｙ）を求め、そのＹ軸方向の移動特性によりテーブル４のＹ軸方向の直進性を確保するようにすることもできる。
【００２７】
このようにしてテーブル４のＸ軸およびＹ軸両方向の移動特性を求めておけば、硬度計10のＸ軸方向およびＹ軸方向、すなわちテーブル４の全平面について、テーブル４の圧痕形成位置から圧痕寸法計測位置までの移動時におけるテーブル４の直進性を確保することができるようになり、硬度計の硬度測定の迅速化、自動化が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の硬度計によれば、次のような効果ないし利点が得られる。
(1) 試料に形成された圧痕を計測すべく試料を移動するとき、試料載置用テーブルの直進性が自動的に確保されているため、試料に形成された圧痕を確実に圧痕計測軸の直下に位置させることができ、これにより硬さ試験の迅速化，自動化が可能となる。特に試料が長尺物の場合に有利である。
(2) テーブルの直進性を確保するための制御器には、硬度計の製作時あるいは据付け時に一度、当該硬度計の固有の移動特性をインプットしておくだけで、半永久的にテーブルの直進性を確保することができ、いわゆるメンテナンスフリーでの硬度計の使用が可能となる。
(3) 上記の固有の移動特性を、テストピースを用いることによって簡単に算出することができるため、初期設定あるいは経年変化の補正等が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての硬度計を示す正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】同硬度計の移動特性を求める手順を説明するためのもので、テストピースを示す平面図。
【図４】同移動特性の一例を示すグラフ。
【図５】従来の硬度計の試料載置用テーブルの移動時のブレを示すグラフ。
【符号の説明】
１基台
１ａ案内溝
１ｂネジ軸２ｂの螺合部
２テーブル支持台
２ａモータ
２ｂネジ軸
２ｃガイド部材
３制御器
３ａマイクロコンピュータ
４試料載置用テーブル
４ａネジ棒５の螺合部
４ｃガイド部材
５ネジ棒
６移動量読取り装置
10 硬度計
11 圧子軸
11ａ圧子
12 圧痕計測軸
12ａ圧痕計測用レンズ
20 テストピースないし試料
Ｐ_１〜Ｐ_５，Ｐ _１１〜Ｐ _１５テストピース20に形成された圧痕
ａ，ｂ圧痕Ｐ_１〜Ｐ_５の各ピッチ

Claims

試料に圧痕を形成する圧子軸と、同圧子軸により試料に形成された圧痕を計測する圧痕計測軸とが、Ｘ軸方向に離れて配設されている硬度計において、
基台と、同基台に搭載されて上記Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に移動可能なテーブル支持台と、同テーブル支持台にＸ軸方向に移動可能に搭載された試料載置用テーブルと、をそなえ、
上記テーブルのＸ軸方向移動時に、そのときの同テーブルのＸ軸方向位置に応じて上記テーブル支持台のＹ軸方向の位置を微調整して、同テーブルの直進性が自動的に確保されるようにする制御器が設けられていることを特徴とする、硬度計。
上記制御器に、当該硬度計に固有のＸ軸方向の移動特性を予め入力したマイクロコンピュータがそなえられており、
同マイクロコンピュータに入力されている上記固有のＸ軸方向の移動特性に基づいて、上記テーブルのＸ軸方向移動時に上記制御器による上記テーブル支持台のＹ軸方向位置の微調整が行なわれるようにされていることを特徴とする、請求項１記載の硬度計。
上記固有のＸ軸方向の移動特性が、上記テーブルに載置されているテストピースに形成された上記圧子軸による複数の圧痕を、それぞれ上記圧痕計測軸上に順次位置させたときの上記テーブルのＸ軸方向およびＹ軸方向の各移動量に基づいて算出されるものであることを特徴とする、請求項２記載の硬度計。