JPH0625723B2 - 硬度計 - Google Patents
硬度計Info
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- JPH0625723B2 JPH0625723B2 JP13986389A JP13986389A JPH0625723B2 JP H0625723 B2 JPH0625723 B2 JP H0625723B2 JP 13986389 A JP13986389 A JP 13986389A JP 13986389 A JP13986389 A JP 13986389A JP H0625723 B2 JPH0625723 B2 JP H0625723B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧子の侵入深さ、圧痕の対角線長さ等から試
料表面の硬度を求める硬度計に関する。
料表面の硬度を求める硬度計に関する。
［従来の技術］ 硬度計には、荷重を圧子に負荷して試料表面に押し込
み、圧子の試料への侵入量から試料硬度を求めるもの
や、圧子によって試料表面に形成されるくぼみの対角線
長さを測定して試料の硬度を求めるもの等がある。これ
らは、互いに独立した硬度計として構成され、求められ
た硬度値は別々の値として取り扱われている。
み、圧子の試料への侵入量から試料硬度を求めるもの
や、圧子によって試料表面に形成されるくぼみの対角線
長さを測定して試料の硬度を求めるもの等がある。これ
らは、互いに独立した硬度計として構成され、求められ
た硬度値は別々の値として取り扱われている。
上記くぼみの対角線長さから求められる硬さは、長年に
わたる蓄積データがあり規格化されている。また、圧子
の侵入量からの硬さ測定では、くぼみの対角線長さを読
み取るという操作が不必要であり、省力化が可能である
という特徴を有している。
わたる蓄積データがあり規格化されている。また、圧子
の侵入量からの硬さ測定では、くぼみの対角線長さを読
み取るという操作が不必要であり、省力化が可能である
という特徴を有している。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、対角線長さ読み取りによる硬度測定では
省力化が困難であり、測定コストが高くなるという問題
がある。また、圧子の侵入量からの硬度測定は、規格化
されておらず蓄積データも少ないという欠点があった。
省力化が困難であり、測定コストが高くなるという問題
がある。また、圧子の侵入量からの硬度測定は、規格化
されておらず蓄積データも少ないという欠点があった。
そこで、本発明は、単一の硬度計として上記両者の特徴
を生かしながら、それぞれに有する欠点を解消し、くぼ
みの対角線長さからの硬さおよび圧子の侵入量からの硬
さの測定が可能である硬度計を提供することを目的とす
る。
を生かしながら、それぞれに有する欠点を解消し、くぼ
みの対角線長さからの硬さおよび圧子の侵入量からの硬
さの測定が可能である硬度計を提供することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、次のような構成
を採用した。
を採用した。
すなわち、本発明にかかる硬度計は、任意に試験荷重を
加えることができる負荷手段と、該負荷手段によって試
料表面に押し付けられる圧子と、該圧子の変位量を検出
する圧子変位量検出手段と、圧子により試料表面に形成
されたくぼみの対角線長さを計測する計測手段と、前記
試験荷重と圧子変位量および試験荷重とくぼみの対角線
長さからそれぞれ試料硬度を算出するとともに、両硬度
を比較して両硬度間の換算係数を算出する演算手段と、
試料の種類に応じて試験荷重および換算係数を記憶する
記憶手段と、得られた換算係数と実際の圧子変位量と試
験荷重から算出した硬度とを掛け合わせて試料硬度を求
める演算手段とを具備することを特徴としている。
加えることができる負荷手段と、該負荷手段によって試
料表面に押し付けられる圧子と、該圧子の変位量を検出
する圧子変位量検出手段と、圧子により試料表面に形成
されたくぼみの対角線長さを計測する計測手段と、前記
試験荷重と圧子変位量および試験荷重とくぼみの対角線
長さからそれぞれ試料硬度を算出するとともに、両硬度
を比較して両硬度間の換算係数を算出する演算手段と、
試料の種類に応じて試験荷重および換算係数を記憶する
記憶手段と、得られた換算係数と実際の圧子変位量と試
験荷重から算出した硬度とを掛け合わせて試料硬度を求
める演算手段とを具備することを特徴としている。
［作用］ 負荷手段により試料に負荷された荷重に対し、その時の
圧子による試料表面への侵入量又は試料表面に形成され
たくぼみの対角線長さが測定され、それに基づいて硬さ
が演算手段により求められる。演算手段は、くぼみ対角
線長さから求めた硬さに対する圧子侵入量から求めた硬
さの換算係数を算出する。記憶手段は、試料の種類に応
じて荷重値と換算係数を記憶し、該記憶後は圧子の侵入
量のみを測定することにより、換算係数によってくぼみ
対角線長さからの硬さも算出でき、試料表面を観察して
くぼみ対角線長さを計測する操作が不要になる。
圧子による試料表面への侵入量又は試料表面に形成され
たくぼみの対角線長さが測定され、それに基づいて硬さ
が演算手段により求められる。演算手段は、くぼみ対角
線長さから求めた硬さに対する圧子侵入量から求めた硬
さの換算係数を算出する。記憶手段は、試料の種類に応
じて荷重値と換算係数を記憶し、該記憶後は圧子の侵入
量のみを測定することにより、換算係数によってくぼみ
対角線長さからの硬さも算出でき、試料表面を観察して
くぼみ対角線長さを計測する操作が不要になる。
［実施例］ 第１図は本発明の実施例である硬度計の構成を示す図で
ある。この硬度計は、超微小硬度計として構成されてお
り、枠体３０内の負荷装置１は、電子天秤タイプの可変
式負荷装置として構成されており、中央部をナイフエッ
ジ５により支持された天秤２の一端には角錐状の圧子８
が、他端にはソレノイド３と協動して電磁力を発生する
鉄心６が取り付けられている。圧子８の上部には差動ト
ランス式の変位検出器９が設けられている。
ある。この硬度計は、超微小硬度計として構成されてお
り、枠体３０内の負荷装置１は、電子天秤タイプの可変
式負荷装置として構成されており、中央部をナイフエッ
ジ５により支持された天秤２の一端には角錐状の圧子８
が、他端にはソレノイド３と協動して電磁力を発生する
鉄心６が取り付けられている。圧子８の上部には差動ト
ランス式の変位検出器９が設けられている。
負荷装置は１は、負荷電流供給装置１２からソレノイド
３へ供給される直流電流により電磁力を増減させ、圧子
８を介して試料台１０のステージ１１上に載置された試
料７への荷重を増加、減少させることができる。直流電
流はＣＰＵ１５によって制御されるので、負荷装置１で
発生させる荷重はリアルタイムで知ることができる。ま
た、圧子８に荷重をかけている間の試料７表面での圧子
の変位は、変位検出器９によって検出される。変位検出
器９からの出力信号はアンプ１３で増幅され、Ａ／Ｄ変
換器１４でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１５へ送られ、ある
荷重下での変位もリアルタイムで計測される。これら荷
重、変位データはＲＡＭ１７で記憶されるとともに、Ｃ
ＰＵ１５で後述のように演算処理されて圧子の侵入量に
基づく試料の硬度が求められる。また、これらのデータ
処理に基づいてＩ／Ｏ装置１９を介して押し込み深さ一
荷重曲線がレコーダ２０によって記録される。
３へ供給される直流電流により電磁力を増減させ、圧子
８を介して試料台１０のステージ１１上に載置された試
料７への荷重を増加、減少させることができる。直流電
流はＣＰＵ１５によって制御されるので、負荷装置１で
発生させる荷重はリアルタイムで知ることができる。ま
た、圧子８に荷重をかけている間の試料７表面での圧子
の変位は、変位検出器９によって検出される。変位検出
器９からの出力信号はアンプ１３で増幅され、Ａ／Ｄ変
換器１４でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ１５へ送られ、ある
荷重下での変位もリアルタイムで計測される。これら荷
重、変位データはＲＡＭ１７で記憶されるとともに、Ｃ
ＰＵ１５で後述のように演算処理されて圧子の侵入量に
基づく試料の硬度が求められる。また、これらのデータ
処理に基づいてＩ／Ｏ装置１９を介して押し込み深さ一
荷重曲線がレコーダ２０によって記録される。
実施例装置には、これら構成部分の他に、光学モニタ２
３が設けられている。光学モニタ２３は、対物レンズ２
４と接眼装置２５とを備え、試料７の表面で試験を行な
う位置を測定し、圧子８によって付けられた試料表面の
くぼみの状態を観察するために用いられる。
３が設けられている。光学モニタ２３は、対物レンズ２
４と接眼装置２５とを備え、試料７の表面で試験を行な
う位置を測定し、圧子８によって付けられた試料表面の
くぼみの状態を観察するために用いられる。
前記試料台１０は昇降可能な構造を有し、Ｘ−Ｙ方向、
回転方向で移動可能なステージ１１が着脱自在に設けら
れており、上記のようにステージ１１に試料７が装着さ
れる。この試料台１０を同一水平面内で回転することに
より、試料表面を観察するモニタ位置または試料に圧子
を押し込む試験位置へ移動させることができる。
回転方向で移動可能なステージ１１が着脱自在に設けら
れており、上記のようにステージ１１に試料７が装着さ
れる。この試料台１０を同一水平面内で回転することに
より、試料表面を観察するモニタ位置または試料に圧子
を押し込む試験位置へ移動させることができる。
光学モニタ２３の接眼装置２５には、接眼レンズの視野
内でつまみの操作によりそれぞれ独立して移動するカー
ソルが設けられており、これらカーソルの移動量を検知
してカーソル間の距離を検出する測微装置が設けられて
いる。したがってカーソルを移動させて接眼レンズの視
野内の試料表面に形成したくぼみを挟めば、くぼみの対
角線長さがカーソル間の距離として検出される。このく
ぼみの対角線長さの検出信号はＣＰＵ１５へ送られ、こ
の値と圧子に負荷された試験荷重に基づいてくぼみの対
角線長さによる試料の硬さが演算によって求められる。
内でつまみの操作によりそれぞれ独立して移動するカー
ソルが設けられており、これらカーソルの移動量を検知
してカーソル間の距離を検出する測微装置が設けられて
いる。したがってカーソルを移動させて接眼レンズの視
野内の試料表面に形成したくぼみを挟めば、くぼみの対
角線長さがカーソル間の距離として検出される。このく
ぼみの対角線長さの検出信号はＣＰＵ１５へ送られ、こ
の値と圧子に負荷された試験荷重に基づいてくぼみの対
角線長さによる試料の硬さが演算によって求められる。
このように本発明の実施例装置では、圧子の試料への侵
入量に基づく試料の硬さと、くぼみの対角線長さに基づ
く硬さの両方がＣＰＵ１５によって求められる。
入量に基づく試料の硬さと、くぼみの対角線長さに基づ
く硬さの両方がＣＰＵ１５によって求められる。
すなわち、圧子の侵入量から求める硬さＨは、Ｐを試験
荷重、Ｄを圧子の侵入量、Ｋを圧子の形状により定まる
定数とすれば、 Ｈ＝Ｋ（Ｐ／Ｄ２）…（１） より算出される。Ｄの中には試料の弾性変形分と塑性変
形分の両者が含まれている。一方、くぼみの対角線長さ
から求める硬さＨ′は、Ｐを試験荷重、１を対角線長
さ、Ｋ′を定数をすれば、 Ｈ′＝Ｋ′（Ｐ／１２）…（２） より算出される。Ｈ′には試料の塑性変形分のみが含ま
れることになる。従って、試料の弾性変形による影響分
だけＨとＨ′に相違があることになる。
荷重、Ｄを圧子の侵入量、Ｋを圧子の形状により定まる
定数とすれば、 Ｈ＝Ｋ（Ｐ／Ｄ２）…（１） より算出される。Ｄの中には試料の弾性変形分と塑性変
形分の両者が含まれている。一方、くぼみの対角線長さ
から求める硬さＨ′は、Ｐを試験荷重、１を対角線長
さ、Ｋ′を定数をすれば、 Ｈ′＝Ｋ′（Ｐ／１２）…（２） より算出される。Ｈ′には試料の塑性変形分のみが含ま
れることになる。従って、試料の弾性変形による影響分
だけＨとＨ′に相違があることになる。
ＣＰＵ１５は、試料に形成した同一のくぼみに対して
Ｈ，Ｈ′を上記のように演算算出するとともに、これら
の間の換算係数Ｃ（Ｃ＝Ｈ′／Ｈ）も算出する。得られ
た換算係数Ｃは、試料の種類に応じて試験荷重とともに
記憶される。試料の種類を記憶させるのは、試料によっ
て弾性変形分の影響が異なるためであり、試験荷重を記
憶させるのは、圧子先端形状の影響により弾性変形分が
異なるためである。弾性変形分は計算により求めること
ができ、荷重の要素は除くこともできるが、現実には圧
子先端形状の影響から荷重の要素も必要になることを考
慮する。
Ｈ，Ｈ′を上記のように演算算出するとともに、これら
の間の換算係数Ｃ（Ｃ＝Ｈ′／Ｈ）も算出する。得られ
た換算係数Ｃは、試料の種類に応じて試験荷重とともに
記憶される。試料の種類を記憶させるのは、試料によっ
て弾性変形分の影響が異なるためであり、試験荷重を記
憶させるのは、圧子先端形状の影響により弾性変形分が
異なるためである。弾性変形分は計算により求めること
ができ、荷重の要素は除くこともできるが、現実には圧
子先端形状の影響から荷重の要素も必要になることを考
慮する。
上記のように、試験条件をセットしておくことにより、
試験開始後は、設定荷重で圧子押し込み試験を行なえば
よい。圧子の侵入量Ｄを検出することにより、（１）式
から硬さＨが求められると、換算係数Ｃを用いてＨ′＝
Ｃ×Ｈの演算によりＨ′が求められる。
試験開始後は、設定荷重で圧子押し込み試験を行なえば
よい。圧子の侵入量Ｄを検出することにより、（１）式
から硬さＨが求められると、換算係数Ｃを用いてＨ′＝
Ｃ×Ｈの演算によりＨ′が求められる。
このように試験の進行は、第２図に示すフローチャート
による処理手順によって所定のシーケンスに従って行な
われる。
による処理手順によって所定のシーケンスに従って行な
われる。
上記のように本実施例装置によれば、試験条件の設定の
ために、試料表面に形成されたくぼみの対角線長さを計
測する作業を数回行なうだけでよく、以後の測定におい
てはくぼみの対角線長さからの硬さが自動的に換算によ
って求められるので、試験の省力化が図られる。また、
圧子の試料への侵入量測定からの硬さと、くぼみ対角線
長さ測定からの硬さとが１つの装置により同時に評価で
き、試験全体の倍率の向上と、硬さ評価を相互に関連し
て行なうことができる。
ために、試料表面に形成されたくぼみの対角線長さを計
測する作業を数回行なうだけでよく、以後の測定におい
てはくぼみの対角線長さからの硬さが自動的に換算によ
って求められるので、試験の省力化が図られる。また、
圧子の試料への侵入量測定からの硬さと、くぼみ対角線
長さ測定からの硬さとが１つの装置により同時に評価で
き、試験全体の倍率の向上と、硬さ評価を相互に関連し
て行なうことができる。
上記実施例では、試験処理の自動化を図るため、光学モ
ニタの接眼装置に測微装置を備えたものを使用したが、
接眼レンズ部にフォーカス検出器を、試料台の上下機構
にサーボ機構をそれぞれ用い、試料表面を自動的に深す
オートフォーカス機能とステージが自動的にＸ軸、Ｙ
軸、回転方向に移動でき、対物レンズ側と圧子側とに切
り替る操作制御機能と、ステージ上に試料を自動的に載
置すること試料供給装置とを組み合わせれば、全自動機
として構成することもできる。
ニタの接眼装置に測微装置を備えたものを使用したが、
接眼レンズ部にフォーカス検出器を、試料台の上下機構
にサーボ機構をそれぞれ用い、試料表面を自動的に深す
オートフォーカス機能とステージが自動的にＸ軸、Ｙ
軸、回転方向に移動でき、対物レンズ側と圧子側とに切
り替る操作制御機能と、ステージ上に試料を自動的に載
置すること試料供給装置とを組み合わせれば、全自動機
として構成することもできる。
［発明の効果］ 上記説明から明らかなように、本発明にかかる硬度計に
よれば、圧子の侵入量から求める試料硬さに対するくぼ
み対角線長さからの硬さの換算係数が求められ、圧子押
し込み試験により圧子侵入量からの硬さ測定を行なうだ
けで、実際の試料表面観察操作を不要にしてくぼみの対
角線長さからの硬さも同時に求めることができ、試料の
硬度測定の省力化を図ることができるようになった。
よれば、圧子の侵入量から求める試料硬さに対するくぼ
み対角線長さからの硬さの換算係数が求められ、圧子押
し込み試験により圧子侵入量からの硬さ測定を行なうだ
けで、実際の試料表面観察操作を不要にしてくぼみの対
角線長さからの硬さも同時に求めることができ、試料の
硬度測定の省力化を図ることができるようになった。
第１図は本発明の実施例の構成を示す断面図、第２図は
試験の処理手順を示すフローチャートである。 １……負荷装置、７……試料、８……圧子 ９……変位検出器、１５……ＣＰＵ（硬さ、換算係数算
出演算手段）、２３……光学モニタ、２５……接眼装置
試験の処理手順を示すフローチャートである。 １……負荷装置、７……試料、８……圧子 ９……変位検出器、１５……ＣＰＵ（硬さ、換算係数算
出演算手段）、２３……光学モニタ、２５……接眼装置
Claims (1)
- 【請求項１】任意に試験荷重を加えることができる負荷
手段と、該負荷手段によって試料表面に押し付けられる
圧子と、該圧子の変位量を検出する圧子変位量検出手段
と、圧子により試料表面に形成されたくぼみの対角線長
さを計測する計測手段と、前記試験荷重と圧子変位量お
よび試験荷重とくぼみの対角線長さからそれぞれ試料硬
度を算出するとともに、両硬度を比較して両硬度間の換
算係数を算出する演算手段と、試料の種類に応じて試験
荷重および換算係数を記憶する記憶手段と、得られた換
算係数と実際の圧子変位量と試験荷重から算出した硬度
とを掛け合わせて試料硬度を求める演算手段とを具備す
ることを特徴とする硬度計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13986389A JPH0625723B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 硬度計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13986389A JPH0625723B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 硬度計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034139A JPH034139A (ja) | 1991-01-10 |
| JPH0625723B2 true JPH0625723B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=15255299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13986389A Expired - Fee Related JPH0625723B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 硬度計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625723B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194605A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 機械的特性算出プログラムおよび機械的特性計測装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194604A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 機械的特性算出プログラムおよび機械的特性計測装置 |
| JP6033702B2 (ja) * | 2013-02-15 | 2016-11-30 | 株式会社ミツトヨ | 硬さ試験機、及び定圧ユニット機構 |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13986389A patent/JPH0625723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006194605A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Matsushita Electric Works Ltd | 機械的特性算出プログラムおよび機械的特性計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH034139A (ja) | 1991-01-10 |
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Legal Events
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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