JPH05346383A - 引っかき式硬さ試験方法および試験装置 - Google Patents
引っかき式硬さ試験方法および試験装置Info
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- JPH05346383A JPH05346383A JP18048292A JP18048292A JPH05346383A JP H05346383 A JPH05346383 A JP H05346383A JP 18048292 A JP18048292 A JP 18048292A JP 18048292 A JP18048292 A JP 18048292A JP H05346383 A JPH05346383 A JP H05346383A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 試料の表面から数μm以内の表層硬さを、圧
子の引っかき操作によって形成された引っかき溝の深さ
に基づいて計測する。 【構成】 圧子で試料の表面を引っかいて同試料の硬さ
を試験するに際し、上記圧子に２種類の測定荷重ｆ1，
ｆ2を交互に繰返し付与しながら上記圧子による上記試
料の引っかきを行なわせ、同引っかきによる上記各測定
荷重のもとでの上記圧子の上記試料への各侵入深さを検
出し、各回の侵入深さの差ｙ1，ｙ2……に基づいて上記
試料の硬さを算出するようにした
子の引っかき操作によって形成された引っかき溝の深さ
に基づいて計測する。 【構成】 圧子で試料の表面を引っかいて同試料の硬さ
を試験するに際し、上記圧子に２種類の測定荷重ｆ1，
ｆ2を交互に繰返し付与しながら上記圧子による上記試
料の引っかきを行なわせ、同引っかきによる上記各測定
荷重のもとでの上記圧子の上記試料への各侵入深さを検
出し、各回の侵入深さの差ｙ1，ｙ2……に基づいて上記
試料の硬さを算出するようにした
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硬さ試験方法およびそ
の装置に関し、特に測定荷重を付与しながら圧子で試料
を引っかいて、そのときの圧子の侵入深さから試料表面
の硬さを算出するようにした、引っかき式硬さ試験方法
および試験装置に関する。
の装置に関し、特に測定荷重を付与しながら圧子で試料
を引っかいて、そのときの圧子の侵入深さから試料表面
の硬さを算出するようにした、引っかき式硬さ試験方法
および試験装置に関する。
【従来の技術】一般に、ビッカース硬さ試験では、正四
角錘形状の圧子を所定の荷重で試料に押し付けてくぼみ
を形成し、上記荷重を除去した後の永久くぼみの表面積
で荷重を除した値でビッカース硬さを求めている。
角錘形状の圧子を所定の荷重で試料に押し付けてくぼみ
を形成し、上記荷重を除去した後の永久くぼみの表面積
で荷重を除した値でビッカース硬さを求めている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ビッカース
硬さ試験で、試料の表面から数μm以内の、表層硬さ試
験を行なう場合、くぼみの対角線長さが数μm以下とな
って、光学顕微鏡によるくぼみの対角線長さの測定精度
が低下する。特に試料の表面（被検面）仕上げが粗いと
きには、くぼみの辺部分に乱れが生じ、その結果くぼみ
の対角線長さがくぼみを形成する位置によって異なって
しまい、測定精度が一層低下するという問題点がある。
硬さ試験で、試料の表面から数μm以内の、表層硬さ試
験を行なう場合、くぼみの対角線長さが数μm以下とな
って、光学顕微鏡によるくぼみの対角線長さの測定精度
が低下する。特に試料の表面（被検面）仕上げが粗いと
きには、くぼみの辺部分に乱れが生じ、その結果くぼみ
の対角線長さがくぼみを形成する位置によって異なって
しまい、測定精度が一層低下するという問題点がある。
【０００３】本発明は、このような問題点の解決をはか
ろうとするもので、試料表面に異なる２種類の測定荷重
のもとで圧子を押し付けながら移動、すなわち圧子によ
る引っかきを行なわせて、各測定荷重のもとでの圧子の
各侵入深さ（変位量）をそれぞれ検出し、その差（各測
定荷重のもとで各侵入深さの差）を演算してこの侵入深
さの差から試料の表層硬さを算出するようにした、引っ
かき式硬さ試験方法および試験装置を提供することを目
的とする。
ろうとするもので、試料表面に異なる２種類の測定荷重
のもとで圧子を押し付けながら移動、すなわち圧子によ
る引っかきを行なわせて、各測定荷重のもとでの圧子の
各侵入深さ（変位量）をそれぞれ検出し、その差（各測
定荷重のもとで各侵入深さの差）を演算してこの侵入深
さの差から試料の表層硬さを算出するようにした、引っ
かき式硬さ試験方法および試験装置を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の引っかき式硬さ試験方法は、圧子で試料の
表面を引っかいて同試料の硬さを試験するに際し、上記
圧子に２種類の測定荷重を付与しながら上記圧子による
上記試料の引っかきを行なわせ、同引っかきによる上記
各測定荷重のもとでの上記圧子の上記試料への侵入深さ
の差を検出し、侵入深さの差に基づいて上記試料の硬さ
を算出するようにしたことを特徴としている。また、同
引っかき式硬さ試験装置は、引っかき式硬さ試験装置に
おいて、圧子をそなえた検出部と、同検出部で得られた
検出信号から試料の硬さを解析する解析部と、上記検出
部を駆動して上記圧子に引っかき作動を行なわせる駆動
部と、同駆動部の制御部とをそなえ、上記検出部が、上
記試験装置の取付軸に装着された支持枠と、同支持枠に
揺動可能に取付けられた可動片を介して取付けられた圧
子と、上記可動片を介して上記圧子に測定荷重を付与可
能な荷重付与機構と、同荷重付与機構による測定荷重の
もとでの上記引っかき作動中に上記圧子の試料への侵入
深さを検出する侵入深さの検出器とをそなえるととも
に、上記支持枠が、上記駆動部に駆動されて上記圧子に
よる引っかき作動が行なえるように構成され、かつ、上
記荷重付与機構が、２種類の異なった測定荷重を上記圧
子に付与できるように構成され、上記解析部が、上記侵
入深さの検出器により検出された上記２種類の異なった
各測定荷重のもとでの侵入深さの差を演算し、同演算の
結果に基づいて上記試料の硬さを算出する解析を行なう
機能をそなえていることを特徴としている。
め、本発明の引っかき式硬さ試験方法は、圧子で試料の
表面を引っかいて同試料の硬さを試験するに際し、上記
圧子に２種類の測定荷重を付与しながら上記圧子による
上記試料の引っかきを行なわせ、同引っかきによる上記
各測定荷重のもとでの上記圧子の上記試料への侵入深さ
の差を検出し、侵入深さの差に基づいて上記試料の硬さ
を算出するようにしたことを特徴としている。また、同
引っかき式硬さ試験装置は、引っかき式硬さ試験装置に
おいて、圧子をそなえた検出部と、同検出部で得られた
検出信号から試料の硬さを解析する解析部と、上記検出
部を駆動して上記圧子に引っかき作動を行なわせる駆動
部と、同駆動部の制御部とをそなえ、上記検出部が、上
記試験装置の取付軸に装着された支持枠と、同支持枠に
揺動可能に取付けられた可動片を介して取付けられた圧
子と、上記可動片を介して上記圧子に測定荷重を付与可
能な荷重付与機構と、同荷重付与機構による測定荷重の
もとでの上記引っかき作動中に上記圧子の試料への侵入
深さを検出する侵入深さの検出器とをそなえるととも
に、上記支持枠が、上記駆動部に駆動されて上記圧子に
よる引っかき作動が行なえるように構成され、かつ、上
記荷重付与機構が、２種類の異なった測定荷重を上記圧
子に付与できるように構成され、上記解析部が、上記侵
入深さの検出器により検出された上記２種類の異なった
各測定荷重のもとでの侵入深さの差を演算し、同演算の
結果に基づいて上記試料の硬さを算出する解析を行なう
機能をそなえていることを特徴としている。
【０００５】
【作用】上述の本発明の引っかき式硬さ試験方法および
硬さ試験装置では、駆動部により圧子による試料の引っ
かき作動が行なわれる。また、荷重付与機構により２種
類の異なった測定荷重が圧子に付与される。さらに、侵
入深さの検出器により２種類の異なった測定荷重下での
引っかき作動中の圧子の試料に対する侵入深さの差が検
出される。また、解析部で侵入深さの検出器により検出
された２種類の異なった各測定荷重のもとでの圧子の侵
入深さの差の演算と、この演算結果に基づいた試料の硬
さの算出とが行なわれる。
硬さ試験装置では、駆動部により圧子による試料の引っ
かき作動が行なわれる。また、荷重付与機構により２種
類の異なった測定荷重が圧子に付与される。さらに、侵
入深さの検出器により２種類の異なった測定荷重下での
引っかき作動中の圧子の試料に対する侵入深さの差が検
出される。また、解析部で侵入深さの検出器により検出
された２種類の異なった各測定荷重のもとでの圧子の侵
入深さの差の演算と、この演算結果に基づいた試料の硬
さの算出とが行なわれる。
【０００６】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は試験原理を説明するための模式図、図２(a)
は試料表面に形成された引っかき溝の平面図、図２(b)
は同断面図、図３，図４は圧子の侵入深さ（縦軸）と引
っかき方向（横軸）との関係を示すグラフ、図５(a)は
機械式二荷重付与機構付き検出器の側断面図、図５(b)
は図５(a)の要部の側断面図、図５(c)は図５(a)の要部
の変形例を示す側断面図、図６(a)は電磁式可変荷重付
与機構付き検出器の側断面図、図６(b)は図６(a)の要部
を拡大して示す斜視図、図７は試験装置の系統図、図８
は２圧子式検出器の側断面図である。
る。図１は試験原理を説明するための模式図、図２(a)
は試料表面に形成された引っかき溝の平面図、図２(b)
は同断面図、図３，図４は圧子の侵入深さ（縦軸）と引
っかき方向（横軸）との関係を示すグラフ、図５(a)は
機械式二荷重付与機構付き検出器の側断面図、図５(b)
は図５(a)の要部の側断面図、図５(c)は図５(a)の要部
の変形例を示す側断面図、図６(a)は電磁式可変荷重付
与機構付き検出器の側断面図、図６(b)は図６(a)の要部
を拡大して示す斜視図、図７は試験装置の系統図、図８
は２圧子式検出器の側断面図である。
【０００７】まず、本発明の原理を説明する。図１にお
いて、符号ａは角錘状の圧子が測定荷重ｆ1（第１荷
重）で試料10に押し付けられて形成され深さがｘ1のく
ぼみを、また符号ｂはこれと同一の圧子が測定荷重ｆ2
（第２荷重）（ｆ2＞ｆ1）で試料10に押し付けられて形
成され深さがｘ2のくぼみを示している。
いて、符号ａは角錘状の圧子が測定荷重ｆ1（第１荷
重）で試料10に押し付けられて形成され深さがｘ1のく
ぼみを、また符号ｂはこれと同一の圧子が測定荷重ｆ2
（第２荷重）（ｆ2＞ｆ1）で試料10に押し付けられて形
成され深さがｘ2のくぼみを示している。
【０００８】ここで、ｘ2−ｘ1＝ｙ（侵入深さの差）と
すると、硬さＨは［数１］式で与えられる。定数ｋは、
最も普及しているビッカース硬さＨvにほぼ一致するよ
うに、圧子の形状に応じて定めることにする。
すると、硬さＨは［数１］式で与えられる。定数ｋは、
最も普及しているビッカース硬さＨvにほぼ一致するよ
うに、圧子の形状に応じて定めることにする。
【数１】 （ｋ＝定数）
【０００８】次に、この原理に基づく硬さ試験方法とそ
の装置について説明する。この実施例の引っかき硬さ試
験装置は、図７に示すように、検出部28とこの検出部28
で得られた検出信号から試料の硬さを解析する解析部29
とその解析結果の記録部20とをそなえ、さらに検出部28
の駆動部27と駆動部27および検出部28の制御部32とで構
成されている。
の装置について説明する。この実施例の引っかき硬さ試
験装置は、図７に示すように、検出部28とこの検出部28
で得られた検出信号から試料の硬さを解析する解析部29
とその解析結果の記録部20とをそなえ、さらに検出部28
の駆動部27と駆動部27および検出部28の制御部32とで構
成されている。
【０００９】次に、これら各部材について詳述する。検
出部28は、試料にくぼみを形成する圧子と圧子に所定の
押し付け荷重（測定荷重）を付与する荷重付与機構なら
びに圧子の試料への侵入深さ（変位量）の検出機構とを
そなえている。
出部28は、試料にくぼみを形成する圧子と圧子に所定の
押し付け荷重（測定荷重）を付与する荷重付与機構なら
びに圧子の試料への侵入深さ（変位量）の検出機構とを
そなえている。
【００１０】図５(a)〜(c)は検出部28の１例を示してい
る。すなわち、図５(a)〜(c)は機械式二荷重付与機構付
き検出器を示すもので、図５(a)において、符号２は支
持枠を示しており、硬さ試験機の取付軸１に摺動可能に
装着されている。取付軸１は、モータの回転により支持
枠２を取付軸１の軸方向（矢印Ａ方向）へ往復動（引っ
かき作動）させるための駆動部（図示せず）に取付けら
れている。なお駆動部は通常の表面粗さ計に組込まれて
いるものと同様な構成のものであるため、詳細な説明は
省略する。
る。すなわち、図５(a)〜(c)は機械式二荷重付与機構付
き検出器を示すもので、図５(a)において、符号２は支
持枠を示しており、硬さ試験機の取付軸１に摺動可能に
装着されている。取付軸１は、モータの回転により支持
枠２を取付軸１の軸方向（矢印Ａ方向）へ往復動（引っ
かき作動）させるための駆動部（図示せず）に取付けら
れている。なお駆動部は通常の表面粗さ計に組込まれて
いるものと同様な構成のものであるため、詳細な説明は
省略する。
【００１１】支持枠２の先端部（図５では右端部）より
の下側に、可動片７が支軸６により揺動可能に取付けら
れ、可能片７の先端側にアーム８を介して下向きに圧子
９が取付けられている。圧子９は、例えばダイヤモンド
製で四角錘（あるいは三角錘）形状に形成されている。
なお表面粗さ試験用のものでは、先端が球面に形成され
たものが用いられている。可動片７の揺動量、すなわち
圧子９の試料10に対する侵入深さ（変位量）を電気的に
検出するために、一組みの変位検出コイル14,14が支軸
６を中心に配設されている。さらに、可動片７の内端部
側にばね５が延設されている。
の下側に、可動片７が支軸６により揺動可能に取付けら
れ、可能片７の先端側にアーム８を介して下向きに圧子
９が取付けられている。圧子９は、例えばダイヤモンド
製で四角錘（あるいは三角錘）形状に形成されている。
なお表面粗さ試験用のものでは、先端が球面に形成され
たものが用いられている。可動片７の揺動量、すなわち
圧子９の試料10に対する侵入深さ（変位量）を電気的に
検出するために、一組みの変位検出コイル14,14が支軸
６を中心に配設されている。さらに、可動片７の内端部
側にばね５が延設されている。
【００１２】符号３は端部を支持枠２にボルト31で固着
されたばねを示しており、このばね３の下側に、すき間
をあけてばね４がその端部をボルト31で支持枠２に固着
されて、並設されている。ばね３の先端部の上下両面
に、ばね５の端部下面に下方から当接する突起３aおよ
びばね４の先端部の上面に上方から当接する突起３bが
設けられ、さらにばね３に後述のピン12が貫通可能な穴
３cが形成されている。〔図５(b)参照〕このようにし
て、ばね３とばね４とで圧子９の押し付け荷重を設定す
る荷重ばねが構成されている。また、支持枠２にピン12
が貫通されている。ピン12はコイルばね11で上方に付勢
される一方、ピン12の頭部12aに滑り片13のカム面13aが
当接していて、滑り片13の矢印Ｂ方向への往復動によ
り、上下方向へ変位できるようになっている。
されたばねを示しており、このばね３の下側に、すき間
をあけてばね４がその端部をボルト31で支持枠２に固着
されて、並設されている。ばね３の先端部の上下両面
に、ばね５の端部下面に下方から当接する突起３aおよ
びばね４の先端部の上面に上方から当接する突起３bが
設けられ、さらにばね３に後述のピン12が貫通可能な穴
３cが形成されている。〔図５(b)参照〕このようにし
て、ばね３とばね４とで圧子９の押し付け荷重を設定す
る荷重ばねが構成されている。また、支持枠２にピン12
が貫通されている。ピン12はコイルばね11で上方に付勢
される一方、ピン12の頭部12aに滑り片13のカム面13aが
当接していて、滑り片13の矢印Ｂ方向への往復動によ
り、上下方向へ変位できるようになっている。
【００１３】したがって、滑り片13を矢印Ｂ方向へ移動
させると、ピン12が支持枠２から下方へ突出し、ばね３
の穴３cを貫通してばね４を下方へ押圧する。これによ
りばね４の右端部がばね３の突起３bから離れ、その結
果荷重ばねのばね力が低下し、圧子９の試料10に対する
押し付け荷重を低減させることができる。このようにし
て、この検出器では滑り片13の操作により、圧子９に加
えられる測定荷重を二段階に設定することができる。
させると、ピン12が支持枠２から下方へ突出し、ばね３
の穴３cを貫通してばね４を下方へ押圧する。これによ
りばね４の右端部がばね３の突起３bから離れ、その結
果荷重ばねのばね力が低下し、圧子９の試料10に対する
押し付け荷重を低減させることができる。このようにし
て、この検出器では滑り片13の操作により、圧子９に加
えられる測定荷重を二段階に設定することができる。
【００１４】図５(c)はピン12の押動機構の変形例を示
している。この変形例では、滑り片13を取り外すととも
にコイルばね11の周囲に電磁コイル13bを配設し、電磁
コイル13bへの電流をＯＮ−ＯＦＦ制御して、ピン12を
上下方向へ選択的に変位できるようになっている。
している。この変形例では、滑り片13を取り外すととも
にコイルばね11の周囲に電磁コイル13bを配設し、電磁
コイル13bへの電流をＯＮ−ＯＦＦ制御して、ピン12を
上下方向へ選択的に変位できるようになっている。
【００１５】図６(a),(b)は、検出部の他の例を示して
いる。すなわち、図６(a),(b)は電磁式可変荷重付与機
構付き検出器を示すもので、図６(a)において、支持枠
２に形成された空所に円筒枠15が嵌着されており、この
円筒枠15内に上下２枚のダイヤフラム22が張設されると
ともに、両ダイヤフラム22に軸16が垂直状に取付けられ
ている。軸16の下端部に、可動片７の端部に突設された
棒17の端部を挿入するための穴16bが形成され、棒16の
円板状の頂部16aにコイル21が取付けられている。符号1
8aはコイル21の中心部に配設された磁性材製のコアを示
しており、このコア18は磁性材製の枠体20、永久磁石19
を介して支持枠２に取付けられている。この検出器で
は、コイル21に付加される電流値を制御することによっ
て、圧子９に加えられる測定荷重を任意に（１例として
最大荷重として約10gf，最小荷重として0.01gf）設定す
ることができる。なお可動片７が支点６で揺動可能に支
持される点および圧子９の変位量が変位検出コイル14で
検出される点は、図５(a)のものと同様である。制御部3
2は、駆動部27に対し、引っかき作動の駆動のタイミン
グ、駆動速度および駆動区間の制御を行なうほか、圧子
９の変位信号を受け解析部とのインターフェース機能を
もそなえている。
いる。すなわち、図６(a),(b)は電磁式可変荷重付与機
構付き検出器を示すもので、図６(a)において、支持枠
２に形成された空所に円筒枠15が嵌着されており、この
円筒枠15内に上下２枚のダイヤフラム22が張設されると
ともに、両ダイヤフラム22に軸16が垂直状に取付けられ
ている。軸16の下端部に、可動片７の端部に突設された
棒17の端部を挿入するための穴16bが形成され、棒16の
円板状の頂部16aにコイル21が取付けられている。符号1
8aはコイル21の中心部に配設された磁性材製のコアを示
しており、このコア18は磁性材製の枠体20、永久磁石19
を介して支持枠２に取付けられている。この検出器で
は、コイル21に付加される電流値を制御することによっ
て、圧子９に加えられる測定荷重を任意に（１例として
最大荷重として約10gf，最小荷重として0.01gf）設定す
ることができる。なお可動片７が支点６で揺動可能に支
持される点および圧子９の変位量が変位検出コイル14で
検出される点は、図５(a)のものと同様である。制御部3
2は、駆動部27に対し、引っかき作動の駆動のタイミン
グ、駆動速度および駆動区間の制御を行なうほか、圧子
９の変位信号を受け解析部とのインターフェース機能を
もそなえている。
【００１６】さらに、制御部32は、検出部28における測
定荷重および圧子９の試料10への侵入深さ（変位量）な
らびに引っかき位置の情報と硬さ計算条件などを、解析
部29に与える機能をそなえている。なお、図６(a),(b)
に示した電磁式検出器の場合、コイル21への通電量の制
御による測定荷重の制御も、この制御部32で行なわれ
る。上述の構成において、硬さ試験は検出器の圧子に荷
重を加えながら検出器の支持枠２を矢印Ａ方向へ移動
（引っかき作動）させることにより、行なわれる。そし
てこの引っかき作動中に２種類の測定荷重ｆ1,ｆ2（ｆ1
＜ｆ2）が適宜間隔毎に交互に繰返して付与される。な
おこの測定荷重の切替えは、上述のとおり、図５(a)〜
(c)に示した検出器の場合は、滑り片13を矢印Ｂ方向へ
往復させたり、電磁コイル13aの通電をＯＮ−ＯＦＦ制
御したりする操作により、また図６(a),(b)に示した検
出器の場合は、コイル21への通電量を二段階に切替える
操作により、簡単に行なうことができる。
定荷重および圧子９の試料10への侵入深さ（変位量）な
らびに引っかき位置の情報と硬さ計算条件などを、解析
部29に与える機能をそなえている。なお、図６(a),(b)
に示した電磁式検出器の場合、コイル21への通電量の制
御による測定荷重の制御も、この制御部32で行なわれ
る。上述の構成において、硬さ試験は検出器の圧子に荷
重を加えながら検出器の支持枠２を矢印Ａ方向へ移動
（引っかき作動）させることにより、行なわれる。そし
てこの引っかき作動中に２種類の測定荷重ｆ1,ｆ2（ｆ1
＜ｆ2）が適宜間隔毎に交互に繰返して付与される。な
おこの測定荷重の切替えは、上述のとおり、図５(a)〜
(c)に示した検出器の場合は、滑り片13を矢印Ｂ方向へ
往復させたり、電磁コイル13aの通電をＯＮ−ＯＦＦ制
御したりする操作により、また図６(a),(b)に示した検
出器の場合は、コイル21への通電量を二段階に切替える
操作により、簡単に行なうことができる。
【００１７】この操作により、試料10の表面に、連続し
た引っかき溝10aが形成される。図２(a)は引っかき溝10
aの平面形状を、また図２(b)は引っかき溝10aの断面形
状をそれぞれ示している。図３は、引っかき作動を行な
ったときの圧子９の侵入深さを示すもので、線Ｄは第１
荷重ｆ1のもとで引っかき作動を行なったときの圧子９
の侵入深さを、また線Ｅは第２荷重ｆ2（ｆ1＜ｆ2）の
もとで引っかき作動を行なったときの圧子９の侵入深さ
を示している。仮想線Ｃは試料の仮想表面を示してい
る。また符号ｘ1は第１荷重ｆ1のときの平均侵入深さ
を、符号ｘ2は第２荷重ｆ2のときの平均侵入深さをそれ
ぞれ示している。またｙ0は、ｙ0＝ｘ2−ｘ1で与えられ
る各平均侵入深さの差である。
た引っかき溝10aが形成される。図２(a)は引っかき溝10
aの平面形状を、また図２(b)は引っかき溝10aの断面形
状をそれぞれ示している。図３は、引っかき作動を行な
ったときの圧子９の侵入深さを示すもので、線Ｄは第１
荷重ｆ1のもとで引っかき作動を行なったときの圧子９
の侵入深さを、また線Ｅは第２荷重ｆ2（ｆ1＜ｆ2）の
もとで引っかき作動を行なったときの圧子９の侵入深さ
を示している。仮想線Ｃは試料の仮想表面を示してい
る。また符号ｘ1は第１荷重ｆ1のときの平均侵入深さ
を、符号ｘ2は第２荷重ｆ2のときの平均侵入深さをそれ
ぞれ示している。またｙ0は、ｙ0＝ｘ2−ｘ1で与えられ
る各平均侵入深さの差である。
【００１８】本実施例の場合、引っかき作動中に第１荷
重ｆ1と第２荷重ｆ2とが、交互に、適宜間隔毎に繰返し
付与される。したがって、圧子９の侵入深さは図４の線
Ｆのようになる。そして図４における圧子の侵入深さの
差ｙ1，ｙ2，ｙ3……に対応する硬さＨ1，Ｈ2，Ｈ3……
を［数１］式によって求める。また、硬さの平均値も求
めるが、これらの演算が解析部29で行なわれる。この計
算結果と線Ｆとが記録部20に記録される。なお、このよ
うに、数回にわたって測定荷重を繰返し切替え、近接し
た位置における各侵入深さの差ｙ1，ｙ2，ｙ3……を求
めるのは、試料表面の傾斜やうねりの影響で圧子の侵入
量の差に誤差を生じるのを防ぐためである。
重ｆ1と第２荷重ｆ2とが、交互に、適宜間隔毎に繰返し
付与される。したがって、圧子９の侵入深さは図４の線
Ｆのようになる。そして図４における圧子の侵入深さの
差ｙ1，ｙ2，ｙ3……に対応する硬さＨ1，Ｈ2，Ｈ3……
を［数１］式によって求める。また、硬さの平均値も求
めるが、これらの演算が解析部29で行なわれる。この計
算結果と線Ｆとが記録部20に記録される。なお、このよ
うに、数回にわたって測定荷重を繰返し切替え、近接し
た位置における各侵入深さの差ｙ1，ｙ2，ｙ3……を求
めるのは、試料表面の傾斜やうねりの影響で圧子の侵入
量の差に誤差を生じるのを防ぐためである。
【００１９】また毎回の侵入深さの差に基づいて得られ
たビッカース硬さの平均値から、試料の平均的なビッカ
ース硬さを算出するようにしてもよい。次に図８に示し
た機械式検出器の変形例について説明する。この検出器
には圧子として第１圧子９aと第２圧子９bとの２個の圧
子が取付けられ、両圧子に異なる測定荷重を付与できる
ようになっている。すなわち、支持枠２に、第１支軸６
aを介し第１可動片７aが揺動可能に取付けられ、この第
１可動片７aの先端部に第１アーム８aを介して下向きに
第１圧子９aが取付けられ、さらに支軸６aの直上に第２
支軸６bを介し第２可動片７bが揺動可能に取付けられ、
この第２可動片７bの先端部に第２アーム８bを介して下
向きに第２圧子９bが取付けられている。
たビッカース硬さの平均値から、試料の平均的なビッカ
ース硬さを算出するようにしてもよい。次に図８に示し
た機械式検出器の変形例について説明する。この検出器
には圧子として第１圧子９aと第２圧子９bとの２個の圧
子が取付けられ、両圧子に異なる測定荷重を付与できる
ようになっている。すなわち、支持枠２に、第１支軸６
aを介し第１可動片７aが揺動可能に取付けられ、この第
１可動片７aの先端部に第１アーム８aを介して下向きに
第１圧子９aが取付けられ、さらに支軸６aの直上に第２
支軸６bを介し第２可動片７bが揺動可能に取付けられ、
この第２可動片７bの先端部に第２アーム８bを介して下
向きに第２圧子９bが取付けられている。
【００２０】また、第１可動片７aおよび第２可動片７b
の各内端部に、第１荷重ばね30aおよび第２荷重ばね30b
がそれぞればね５a,５bを介して係合し、第１圧子９aに
第１荷重ｆ1をまた第２圧子９bに第２荷重ｆ2（ｆ1＜ｆ
2）をそれぞれ付与できるようになっている。図８中の
符号14a,14bは第１変位検出コイルおよび第２変位検出
コイルをそれぞれ示している。なお、支持枠２が取付軸
１に摺動可能に装着されている点および駆動部が内蔵さ
れている点は、図５(a)〜(c)のものと同様である。
の各内端部に、第１荷重ばね30aおよび第２荷重ばね30b
がそれぞればね５a,５bを介して係合し、第１圧子９aに
第１荷重ｆ1をまた第２圧子９bに第２荷重ｆ2（ｆ1＜ｆ
2）をそれぞれ付与できるようになっている。図８中の
符号14a,14bは第１変位検出コイルおよび第２変位検出
コイルをそれぞれ示している。なお、支持枠２が取付軸
１に摺動可能に装着されている点および駆動部が内蔵さ
れている点は、図５(a)〜(c)のものと同様である。
【００２１】上述の構成において、第１圧子９aと第２
圧子９bとを結んだ直線の方向へ支持枠２を移動して両
圧子に試料に対する引っかき作動を行なわせると、第１
圧子９aおよび第２圧子９bにより、図３に示した線Ｄお
よびＥを同時に（１回の引っかき作動で）得ることがで
きる。そしてこの試験から得られたｙ0に基づいて、上
述の場合と同様の手順で硬さが算出できる。なお本発明
の硬さ試験装置は、引っかき硬さ試験のほか、表面粗さ
試験機に流用することができる。
圧子９bとを結んだ直線の方向へ支持枠２を移動して両
圧子に試料に対する引っかき作動を行なわせると、第１
圧子９aおよび第２圧子９bにより、図３に示した線Ｄお
よびＥを同時に（１回の引っかき作動で）得ることがで
きる。そしてこの試験から得られたｙ0に基づいて、上
述の場合と同様の手順で硬さが算出できる。なお本発明
の硬さ試験装置は、引っかき硬さ試験のほか、表面粗さ
試験機に流用することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の引っかき
式硬さ試験方法および試験装置によれば、次のような効
果ないし利点が得られる。 (1) 表面粗さの測定操作と同様の操作で、簡便に硬さ測
定が行なえる。 (2) 表面粗さの影響で従来のビッカース方式の硬さ試験
ではばらつきが大きくなる試料でも、試料の表面粗さを
小さくする処置（加工）を行なわなくても元の表面粗さ
のままで、精度のよい硬さ測定ができる。 (3) 引っかき曲線は、小さい荷重の場合ほど、元表面粗
さ曲線に似た曲線であるが、その中心線（圧子の平均侵
入深さ）は変動が少なくなることを利用し、この中心線
を求め、二荷重の中心線の深さ方向の差から硬さを求め
ているので、硬さの信頼性が高くなる。 (4) 引っかき機であるため、光学的にくぼみの寸法を測
定する方式の硬さ試験を行なうことのできない反射率の
わるい試料でも、その硬さも測定できる。
式硬さ試験方法および試験装置によれば、次のような効
果ないし利点が得られる。 (1) 表面粗さの測定操作と同様の操作で、簡便に硬さ測
定が行なえる。 (2) 表面粗さの影響で従来のビッカース方式の硬さ試験
ではばらつきが大きくなる試料でも、試料の表面粗さを
小さくする処置（加工）を行なわなくても元の表面粗さ
のままで、精度のよい硬さ測定ができる。 (3) 引っかき曲線は、小さい荷重の場合ほど、元表面粗
さ曲線に似た曲線であるが、その中心線（圧子の平均侵
入深さ）は変動が少なくなることを利用し、この中心線
を求め、二荷重の中心線の深さ方向の差から硬さを求め
ているので、硬さの信頼性が高くなる。 (4) 引っかき機であるため、光学的にくぼみの寸法を測
定する方式の硬さ試験を行なうことのできない反射率の
わるい試料でも、その硬さも測定できる。
【図１】本発明の試験原理を説明するための模式図。
【図２】(a) 本発明の引っかき式試験方法および試験装
置において試料表面に形成された引っかき溝の平面図。 (b) 同断面図。
置において試料表面に形成された引っかき溝の平面図。 (b) 同断面図。
【図３】，
【図４】本発明の引っかき式試験方法および試験装置に
おいて圧子の侵入深さ（縦軸）と引っかき方向（横軸）
との関係を示すグラフ。
おいて圧子の侵入深さ（縦軸）と引っかき方向（横軸）
との関係を示すグラフ。
【図５】(a) 本発明の引っかき式試験装置に用いられる
機械式二荷重付与機構付き検出器の側断面図。 (b) 同要部の側断面図。 (c) 同要部の変形例を示す側断面図。
機械式二荷重付与機構付き検出器の側断面図。 (b) 同要部の側断面図。 (c) 同要部の変形例を示す側断面図。
【図６】(a) 本発明の引っかき式試験装置に用いられる
電磁式可変荷重付与機構付き検出器の側断面図。 (b) 同要部を拡大して示す斜視図。
電磁式可変荷重付与機構付き検出器の側断面図。 (b) 同要部を拡大して示す斜視図。
【図７】本発明の一実施例としての引っかき式試験装置
の系統図。
の系統図。
【図８】本発明の引っかき式試験装置に用いられる２圧
子式検出器の側断面図。
子式検出器の側断面図。
１ 硬さ試験機の取付軸 ２ 支持枠 ３,４,５ ばね ６ 支軸 ７ 可動片 ８ アーム ９ 圧子 10 試料 11 コイルばね 12 ピン 13 滑り片 14 変位検出コイル 15 円筒枠 16 軸 18 磁性体製のコア 19 永久磁石 21 コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 圧子で試料の表面を引っかいて同試料の
硬さを試験するに際し、上記圧子に２種類の測定荷重を
付与しながら上記圧子による上記試料の引っかきを行な
わせ、同引っかきによる上記各測定荷重のもとでの上記
圧子の上記試料への侵入深さの差を検出し、同侵入深さ
の差に基づいて上記試料の硬さを算出するようにしたこ
とを特徴とする、引っかき式硬さ試験方法。 - 【請求項２】 引っかき式硬さ試験装置において、圧子
をそなえた検出部と、同検出部で得られた検出信号から
試料の硬さを解析する解析部と、上記検出部を駆動して
上記圧子に引っかき作動を行なわせる駆動部と、同駆動
部の制御部とをそなえ、上記検出部が、上記試験装置の
取付軸に装着された支持枠と、同支持枠に揺動可能に取
付けられた可動片を介して取付けられた圧子と、上記可
動片を介して上記圧子に測定荷重を付与可能な荷重付与
機構と、同荷重付与機構による測定荷重のもとでの上記
引っかき作動中に上記圧子の試料への侵入深さを検出す
る侵入深さの検出器とをそなえるとともに、上記支持枠
が、上記駆動部に駆動されて上記圧子による引っかき作
動が行なえるように構成され、かつ、上記荷重付与機構
が、２種類の異なった測定荷重を上記圧子に付与できる
ように構成され、上記解析部が、上記侵入深さの検出器
により検出された上記２種類の異なった各測定荷重のも
とでの侵入深さの差を演算し、同演算の結果に基づいて
上記試料の硬さを算出する解析を行なう機能をそなえて
いることを特徴とする、引っかき式硬さ試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18048292A JPH05346383A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 引っかき式硬さ試験方法および試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18048292A JPH05346383A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 引っかき式硬さ試験方法および試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346383A true JPH05346383A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=16084001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18048292A Pending JPH05346383A (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 引っかき式硬さ試験方法および試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05346383A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100471677B1 (ko) * | 2002-11-30 | 2005-03-09 | 한국표준과학연구원 | 3축 힘센서를 이용한 스크레치 측정장치 |
| WO2017125269A1 (de) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik | Messvorrichtung, messanordnung und verfahren zur ermittlung von messsignalen während einer eindringbewegung eines eindringkörpers in eine oberfläche eines prüfkörpers |
| CN108885161A (zh) * | 2016-01-18 | 2018-11-23 | 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 | 用于在穿透体的穿透运动期间检测测量信号的测量设备 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP18048292A patent/JPH05346383A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100471677B1 (ko) * | 2002-11-30 | 2005-03-09 | 한국표준과학연구원 | 3축 힘센서를 이용한 스크레치 측정장치 |
| WO2017125269A1 (de) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik | Messvorrichtung, messanordnung und verfahren zur ermittlung von messsignalen während einer eindringbewegung eines eindringkörpers in eine oberfläche eines prüfkörpers |
| CN108885161A (zh) * | 2016-01-18 | 2018-11-23 | 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 | 用于在穿透体的穿透运动期间检测测量信号的测量设备 |
| CN109416307A (zh) * | 2016-01-18 | 2019-03-01 | 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 | 用于在穿透体到测试体的表面中的穿透运动期间鉴定测量信号的测量设备、测量布置结构和方法 |
| US10837888B2 (en) | 2016-01-18 | 2020-11-17 | Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik | Measuring system, measuring arrangement, and method for determining measuring signals during a penetration movement of a penetration body into a surface of a test body |
| CN109416307B (zh) * | 2016-01-18 | 2021-11-12 | 赫尔穆特费舍尔股份有限公司电子及测量技术研究所 | 用于在穿透体到测试体的表面中的穿透运动期间鉴定测量信号的测量设备、测量布置结构和方法 |
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