JP6854183B2 - 硬さ試験機及びプログラム - Google Patents
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Description
硬さ試験機の一つとしては、例えば、くぼみ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1参照)。
このロックウェル硬さ試験機では、まず、試料台に載置された試料に対して圧子により初試験力を加えた後、試験力を徐々に増加させ、最終的に試料に所定の試験力(全試験力)を加えた状態として、所定時間保持する。その後、試験力を徐々に低下させて初試験力の状態に戻し、この際に試料に形成されたくぼみの深さを測定する。
このような場合、最終的に算出される硬さ値が適正でなくなり、硬さ試験機の測定精度を落とすこととなるが、ユーザはこれを認識できない。
圧子と、
前記圧子に試験力を負荷して試料に押し付ける試験力負荷手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子に負荷される試験力の値を検出する検出手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力に対して予め設定された許容範囲を超えた場合、所定の処理を実行する制御手段と、
を備え、
前記所定の処理は、実行中の試験を中止する中止処理と、試験の実行中に試験力の値が前記許容範囲を超えたことをユーザに対して報知する報知処理の少なくとも一方を含むことを特徴とする。
前記制御手段は、前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力の値に予め設定された閾値を加算した値より大きくなった場合、前記所定の処理を実行することを特徴とする。
前記制御手段は、前記中止処理を実行した場合、当該中止処理の実行後、前記試験力負荷手段を制御して、前記圧子に負荷される試験力を予め設定された所定値まで低減させることを特徴とする。
前記試料が載置される試料台と、
前記試料台を昇降させる試料台昇降手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧子に負荷される試験力が前記所定値となった後、前記試料台昇降手段を制御して、前記試料台を下降させることを特徴とする。
前記制御手段は、前記中止処理の実行及び前記報知処理を実行することを特徴とする。
圧子と、前記圧子に試験力を負荷して試料に押し付ける試験力負荷手段と、前記試験力負荷手段により前記圧子に負荷される試験力の値を検出する検出手段と、を備えた硬さ試験機のコンピュータを、
前記試験力負荷手段により前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力に対して予め設定された許容範囲を超えた場合、所定の処理を実行する制御手段として機能させるためのプログラムであって、
前記所定の処理は、実行中の試験を中止する中止処理と、試験の実行中に試験力の値が前記許容範囲を超えたことをユーザに対して報知する報知処理の少なくとも一方を含むことを特徴とする。
図1、2に示すように、硬さ試験機100は、例えば、試験力負荷手段としてのアーム11及び駆動部12と、検出手段としてのバネ変位量センサ13と、アーム位置センサ14と、試料台15と、試料台昇降手段としての試料台高さ調整部16と、操作部17と、記憶部18と、制御部19と、を備えて構成されている。
このアーム11に取り付けられる各種圧子には、試料表面にくぼみを形成するための圧子1と、所定の対象物を傷付けることなく押圧するための平圧子(図示省略)などがある。
また、駆動部12は、アーム11を試料台15から離間する方向に回動させて、アーム11を所定の退避位置に移動させる。この退避位置とは、各種圧子と試料台15との間に距離をとって、圧子や試料台15上の試料を交換したり、所定の測定準備を行ったりするための配置である。
具体的には、バネ変位量センサ13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)からなり、板ばね部11aが、駆動部12の駆動源12aから発生する力をアーム11に伝達する際における、板ばね部11aの変位量を検出することができるようになっている。
バネ変位量センサ13により検出された板ばね部11aの変位量は、常時、制御部19に出力される。これにより、圧子1に負荷される試験力が、常時、検出可能となっている。
具体的には、アーム位置センサ14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)からなり、アーム11の移動量を検出することができるようになっている。アーム位置センサ14により検出されたアーム11の移動量は、制御部19に出力される。
表示部17aは、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)により構成され、制御部19から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。
入力部17bは、例えば、表示部17aの表示画面上を覆うように形成されたタッチパネルや、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ユーザの操作に基づく操作信号を制御部19に出力する。
例えば、操作部17を介してユーザから硬さ試験の実行指示が入力されたことをトリガとして、制御部19のCPU19aは、ROM19cから読み出して適宜RAM19bに展開した硬さ試験実行プログラム191との協働で、当該硬さ試験を実行する。
図3に示すように、硬さ試験においては、先ず、圧子1に初試験力(F0)を負荷して圧子1を試料表面に所定時間押し込み、その後、圧子1の試験力を徐々に増加させ、予め定められた所定の試験力(全試験力(F1))まで上げた状態として、所定時間保持する。
所定時間経過後、圧子1の試験力を徐々に低下させ、初試験力(F0)の状態まで戻す。
このとき試料表面に形成されるくぼみの深さ(押し込み深さ)は、アーム位置センサ14により検出されたアーム11の移動量により測定される。そして、初試験力(F0)により形成された押し込み深さと、全試験力(F1)により形成された押し込み深さとの差に基づいて、公知の演算式により試料の硬さ値(ロックウェル硬さ)が算出される。
なお、圧子1に負荷される試験力(F)が全試験力(F1)に到達したことをトリガとして、制御部19のCPU19aは、ROM19cから読み出して適宜RAM19bに展開した硬さ試験管理プログラム192との協働で、図4の制御を実行する。
即ち、制御部19は、圧子1に負荷される試験力(F)の値が、全試験力(F1)の値に閾値(Fth)を加算した値より大きくなっているか否かを判断する。
これにより、全試験力(F1)の保持中に、試験力(F)が大きくなり過ぎた場合に、これを検出することができる。
なお、閾値(Fth)は、全試験力(F1)に対して予め設定される値であるが、ユーザの任意で適宜設定変更可能である。
即ち、制御部19は、圧子1に負荷される試験力(F)の値が、全試験力(F1)の値に閾値(Fth)を減算した値より小さくなっているか否かを判断する。
これにより、全試験力(F1)の保持中に、試験力(F)が小さくなり過ぎた場合に、これを検出することができる。
これにより、全試験力(F1)の保持中に、試験力(F)に過度な増減がない場合には、図3に示した、正常な硬さ試験が継続されることとなる。
なお、「実行中の硬さ試験を中止する」とは、具体的には、駆動部12を停止し、また、保持時間をカウントしているカウンタ(図示省略)を停止するなどの制御である。
また、「試験力の値が許容範囲を超えたことの報知」は、例えば、表示部17aにメッセージを表示させる等の制御が挙げられるが、これ以外にも、例えば、音声や警告音を出力する等の制御を行うこととしても良い。
これにより、試験力(F)が徐々に低下していくこととなる。
なお、所定値(F2)とは、ハンドル部16bを軽く回すことの可能な状態において試料台15に掛かる力であって、例えば、初試験力(F0)の1/10程度の大きさに設定されている。
これにより、圧子1に負荷される試験力(F)が十分に低下し、試験中止後、ユーザがハンドル部16bを軽く回すことが可能となり、試料台15を容易に下げることができる状態となる。
図5に示すように、試験力(F)が閾値(Fth)を上回ると、その時点(P1)で試験が中止され、その後、アーム11の上昇に伴って試験力(F)は低下する。そして、試験力(F)が所定値(F2)に達した時点(P2)で、アーム11の上昇が停止し、その後、試験力(F)が所定値(F2)にて一定となる。
図6に示すように、試験力(F)が閾値(Fth)を下回ると、その時点(P3)で試験が中止され、その後、アーム11の上昇に伴って試験力(F)は低下する。そして、試験力(F)が所定値(F2)に達した時点(P4)で、アーム11の上昇が停止し、その後、試験力(F)が所定値(F2)にて一定となる。
このため、何らかの要因により、全試験力(F1)を加えている途中に試験力(F)の許容範囲を超える増減が発生した場合、実行中の試験が中止されると共に、試験力(F)の許容範囲を超え増減が発生したことがユーザに対して報知されることとなる。
よって、不適切な試験力の増減が発生により、算出される硬さ値が適正でなくなるのをユーザが認識することができる。また、不適切な試験力の増減が発生により、適正でない硬さ値が算出されるのを中止させることができる。
このため、全試験力(F1)を加えている途中に、特に、試験力(F)が閾値(Fth)を超える程度増加した場合に、実行中の試験を中止させると共に、ユーザに対して報知することができる。
よって、誤って実際より柔らかい硬さ値が算出されるのをユーザが認識でき、その値が算出されるのを中止させることができる。
このため、試料台15に全試験力(F1)が掛かったままとなりユーザがハンドル部16bを回せないという事態の発生が防止され、実行中の試験を中止した後、試験再開までの操作を軽負荷で行うことができる。
即ち、全試験力(F1)を加えている途中に試験力(F)の許容範囲を超える増減が発生した場合、表示部17aにメッセージを表示させる等の報知処理が直ちに実行され、その後、駆動部12等を停止させる中止処理が実行される。
即ち、全試験力(F1)を加えている途中に試験力(F)の許容範囲を超える増減が発生した場合、表示部17aにメッセージを表示させる等の報知処理は実行されるが、そのとき実行中の試験は最後まで継続される。
なお、報知処理は、試験力(F)の許容範囲を超える増減を検出したら直ちに実行されても良いし、試験の終了後に実行されても良い。
かかる制御であっても、不適切な試験力の増減の発生により、算出される硬さ値が適正でなくなるのをユーザが認識することができる。また、この制御によれば、ユーザは、算出される硬さ値が適正でないのを認識した上で試料を確認し、評価に使用するか否かを判断することができる。
即ち、全試験力(F1)を加えている途中に試験力(F)の許容範囲を超える増減が発生した場合、駆動部12等を停止させる中止処理のみが実行される。
かかる制御であっても、試験が中止したことにより、不適切な試験力の増減の発生により、算出される硬さ値が適正でなくなるのをユーザが認識することができる。
100a 試験機本体
1 圧子
11 アーム(試験力負荷手段)
11a 板ばね部
12 駆動部(試験力負荷手段)
12a 駆動源
13 バネ変位量センサ(検出手段)
14 アーム位置センサ
15 試料台
16 試料台高さ調整部(試料台昇降手段)
16a 支柱部
16b ハンドル部
17 操作部
17a 表示部
17b 入力部
18 記憶部
19 制御部(制御手段)
19a CPU
19b RAM
19c ROM
191 硬さ試験実行プログラム
192 硬さ試験管理プログラム
Claims (6)
- 圧子と、
前記圧子に試験力を負荷して試料に押し付ける試験力負荷手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子に負荷される試験力の値を検出する検出手段と、
前記試験力負荷手段により前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力に対して予め設定された許容範囲を超えた場合、所定の処理を実行する制御手段と、
を備え、
前記所定の処理は、実行中の試験を中止する中止処理と、試験の実行中に試験力の値が前記許容範囲を超えたことをユーザに対して報知する報知処理の少なくとも一方を含むことを特徴とする硬さ試験機。 - 前記制御手段は、前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力の値に予め設定された閾値を加算した値より大きくなった場合、前記所定の処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の硬さ試験機。
- 前記制御手段は、前記中止処理を実行した場合、当該中止処理の実行後、前記試験力負荷手段を制御して、前記圧子に負荷される試験力を予め設定された所定値まで低減させ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。
- 前記試料が載置される試料台と、
前記試料台を昇降させる試料台昇降手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧子に負荷される試験力が前記所定値となった後、前記試料台昇降手段を制御して、前記試料台を下降させることを特徴とする請求項3に記載の硬さ試験機。 - 前記制御手段は、前記中止処理の実行及び前記報知処理を実行することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の硬さ試験機。
- 圧子と、前記圧子に試験力を負荷して試料に押し付ける試験力負荷手段と、前記試験力負荷手段により前記圧子に負荷される試験力の値を検出する検出手段と、を備えた硬さ試験機のコンピュータを、
前記試験力負荷手段により前記圧子に所定の試験力が負荷された状態において、前記検出手段により検出される試験力の値が、前記所定の試験力に対して予め設定された許容範囲を超えた場合、所定の処理を実行する制御手段として機能させるためのプログラムであって、
前記所定の処理は、実行中の試験を中止する中止処理と、試験の実行中に試験力の値が前記許容範囲を超えたことをユーザに対して報知する報知処理の少なくとも一方を含むことを特徴とするプログラム。
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