JPH08320284A - 自動ロックウェル硬さ試験機 - Google Patents

自動ロックウェル硬さ試験機

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JPH08320284A
JPH08320284A JP12671095A JP12671095A JPH08320284A JP H08320284 A JPH08320284 A JP H08320284A JP 12671095 A JP12671095 A JP 12671095A JP 12671095 A JP12671095 A JP 12671095A JP H08320284 A JPH08320284 A JP H08320284A
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善美 横山
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尚史 垣尾
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 試験効率を向上させ、自動試験装置にも組込
み可能とする。 【構成】 XYステージ2上に載置された試験片TPの
被硬さ測定部の裏面に当接されるアンビル31と、この
アンビル31との間で試験片TPを狭圧して固定する試
験片固定装置41,42と、いずれか1本の圧子を試験
片TPの被硬さ測定部と対向させる圧子切換装置573
と、被硬さ測定部に対向する圧子を移動させ、予め設定
された試験荷重で圧子を被硬さ測定部に押圧して圧痕を
形成する押圧装置50と、被硬さ測定部に形成された圧
痕の深さを計測する変位計59とを有し、複数位置に形
成された圧痕に対する変位計59の検出値からロックウ
ェル硬さを演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試験片の被硬さ測定部
に圧子を押圧させて硬さ試験を行う自動ロックウェル硬
さ試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】ロックウェル硬さ試験機は、試験片の被
硬さ測定部に所定の試験荷重で圧子を押圧して圧痕を形
成し、形成された圧痕の深さを変位計によって検出して
試験片のロックウェル硬さを求める。通常、圧痕は1本
の試験片に対して複数の測定点に形成され、複数の圧痕
の深さの平均値からロックウェル硬さが求められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ロックウェル硬さ試験機では、以下の理由により試験効
率が悪く、また試験片の種々の硬さ試験および引張試験
を全自動で行う自動試験装置への適用が難しいという問
題がある。 (1)圧子の測定点間の相対移動を目視により手動で行
っている。 (2)重錘とレバーとを用いて圧子を試験片に押圧して
おり、試験片の種類に応じて押圧荷重を変更する際に
は、作業者が手動で重錘の交換を行っている。 (3)試験片に応じて圧子を交換する作業を作業者が手
動で行っている。 (4)薄板状の試験片を試験する際には、試験片とアン
ビル(荷重受け部材)との間の隙間を極力小さくするた
めに、通常のアンビルから小型のスポットアンビルに交
換する必要があり、その交換作業を作業者が手動で行っ
ている。
【0004】本発明の目的は、試験効率を向上させ、自
動試験装置にも組込み可能な自動ロックウェル硬さ試験
機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、試験片の被硬
さ測定部に圧子を押圧してロックウェル硬さを測定する
自動ロックウェル硬さ試験機に適用される。そして、互
いに直交するX方向およびY方向に移動可能なXYステ
ージと、このXYステージ上に載置された試験片の被硬
さ測定部の裏面に当接されるアンビルと、このアンビル
との間で試験片を狭圧して固定する試験片固定装置と、
ダイヤモンド圧子および鋼球圧子が保持された保持部材
を駆動して、いずれかの圧子を試験片の被硬さ測定部と
対向させる圧子切換装置と、被硬さ測定部に対向する圧
子をX方向およびY方向の双方と直交するZ方向に移動
させ、前記圧子を被硬さ測定部に押圧して圧痕を形成す
る押圧装置と、被硬さ測定部に形成された圧痕の深さを
計測する変位計と、前記XYステージ上に載置された試
験片を固定すべく試験片固定装置を制御し、予め設定さ
れた試験情報あるいは試験片の板厚情報に応じて圧子を
切換えるべく圧子切換装置を制御し、試験情報あるいは
板厚情報に応じて試験荷重を切換え、その試験荷重で圧
子を被硬さ測定部に押圧し被硬さ測定部の複数位置に圧
痕を形成すべくXYステージおよび押圧装置を制御する
制御手段と、複数の圧痕に対する変位計の検出値からロ
ックウェル硬さを演算する演算手段とを具備し、これに
より上記問題点を解決する。
【0006】
【作用】制御手段は、試験片固定装置を制御して試験片
をアンビルと試験片固定装置との間で狭圧固定し、予め
設定された試験情報あるいは試験片の板厚情報に応じて
圧子を切換える。また、試験情報あるいは板厚情報に応
じて試験荷重を切換え、その試験荷重で圧子を被硬さ測
定部に押圧し被硬さ測定部の複数位置に圧痕を形成す
る。演算手段は、変位計により検出された複数の圧痕の
深さからロックウェル硬さを演算する。
【0007】
【実施例】図1〜図4により本発明の一実施例を説明す
る。図1は本発明に係る自動ロックウェル硬さ試験機の
側面図である。基台1に設置されたXYステージ2は、
基台1に連結する基板21と、X方向駆動用のステップ
モータ22と、Y方向駆動用のステップモータ23と、
両ステップモータ22,23によりX方向(紙面と直交
する方向)およびY方向に移動する移動板24とを備え
る。
【0008】移動板24に載置された枠体3にはアンビ
ル31が固着され、このアンビル31上に試験片TPの
被硬さ測定部A(図2)が位置するよう試験片TPが移
動板4上の所定位置にセットされる。移動板24にはま
たクランプ用シリンダ41が保持され、シリンダ41の
ピストンロッドには、試験片TPをアンビル31との間
で狭圧する押え部材42が連結されている。押え部材4
2の先端は図2に示すように2又に分れており、シリン
ダ41が収縮すると、押え部材42が試験片TPの被硬
さ測定部Aの図示左右部分に当接してアンビル31に押
圧する。被硬さ測定部A内の×印は圧痕を形成すべき測
定点を示している。
【0009】基台1には支持部材43を介して負荷機構
50が支持されている。負荷機構50は、プーリ51を
回転させるモータ52と、プーリ51の回転により駆動
されてプーリ54を回転せしめるタイミングベルト53
と、プーリ54と一体に回転するボールねじ55と、ボ
ールねじ55が螺合するナット部を有しガイドGDによ
りZ方向に昇降可能に保持された昇降部材56と、昇降
部材56に連結された押圧装置57とから構成される。
押圧装置57は、昇降部材56に連結されたロードセル
571と、このロードセル571に連結された回転駆動
部572と、回転駆動部572に保持されたモータ57
3と、モータ573により回転される圧子保持部材57
4と、圧子保持部材574の下面に固着された複数の圧
子575(図3)とから成る。
【0010】図3に示すように、モータ573の出力軸
に連結されたギアG1には圧子保持部材574に形成さ
れたギアG2が噛み合っており、モータ573の回転に
より圧子保持部材574が回転駆動部572に対して回
転する。複数の圧子575は、圧子保持部材574の回
転軸Lを中心とする同心円上に取付けられており、保持
部材574の回転によりいずれか1本の圧子が試験片T
Pの被硬さ測定部Aに対向される。複数の圧子575
は、たとえば、鋼球圧子や円錐状のダイアモンド圧子で
ある。回転駆動部572には、圧子575が被硬さ測定
部Aと対向する位置にあるか否かを検出する非接触式の
センサ58、および圧痕の深さを計測するために圧子5
75の上下変位を検出する変位計59(図1)が取り付
けられている。
【0011】上述した各モータやシリンダ等のアクチュ
エータは、図4に示す制御装置101により駆動制御さ
れる。図4の102は、制御装置101に種々の指令を
与えるためのパーソナルコンピュータ、103,104
は試験結果などをそれぞれ表示,印字するためのディス
プレイ装置およびプリンタ装置である。
【0012】硬さ試験に使用する圧子の種類や試験荷重
は試験条件や試験片の種類に応じて異なる。制御装置1
01には、既知の試験情報や試験片の板厚情報に応じた
圧子と試験荷重との組合せが複数種類テーブルとして記
憶されており、硬さ試験に供される試験片TPに応じて
これらいずれかの組合せを選択し、圧子および試験荷重
を自動的に切換える。
【0013】以上のように構成された硬さ試験機の動作
の一例を以下に説明する。XYテーブル2の移動板24
は、予め初期位置に設定しておく。パーソナルコンピュ
ータ102で試験片TPに関する情報を入力すると、制
御装置101はその入力情報に応じて上述のテーブルか
ら圧子575および試験荷重を選択し、選択された圧子
575をアンビル31に対向させるべくモータ573を
駆動する。モータ573の回転によりギアG1,G2を
介して圧子保持部材574が回転し、選択された圧子5
75がアンビル31と対向する位置に達してセンサ58
からその旨の信号が出力されると、モータ573が停止
される。
【0014】不図示の吸着式搬送装置で試験片TPを搬
送し、XYテーブル2の移動板24上の所定位置に載置
する。このとき、試験片TPの被硬さ測定部Aがアンビ
ル31上に位置し、圧子575と対向する。シリンダ4
1を収縮して押え部材42を下降し、被硬さ測定部の両
側をアンビル31に押圧して固定する。
【0015】この状態で1つの測定点(×印で示す)に
圧痕を形成すべくモータ52を駆動する。モータ52の
駆動力によりプーリ51,タイミングベルト53,プー
リ54を介してボールねじ55が回転し、昇降部材56
および押圧装置57が下降して圧子575が測定点に押
圧される。まず測定点に基準荷重(試験荷重よりも小さ
く、例えば10Kg)が作用するよう、ロードセル57
aの出力をモニタしつつモータ52を制御する。これに
より測定点に圧痕が形成され、このときの圧子575の
基準位置からの変位量S1を変位計59により測定す
る。
【0016】上記基準荷重が作用する状態で数秒間保持
した後、モータ52を駆動制御して圧子575により試
験荷重(例えば100Kg)を測定点に与え、そのまま
で所定時間(例えば、2〜10秒程度)保持する。試験
荷重は、上述したようにパーソナルコンピュータ102
から入力された入力情報に応じてテーブルから選択され
た値である。所定時間経過後、モータ575を逆方向に
駆動して再び測定点に基準荷重が作用するようにし、そ
のときの圧子575の基準位置からの変位量S2を測定
する。上記S1およびS2は制御装置101に入力さ
れ、両者の差が圧痕の深さDとして演算される。
【0017】1つの測定点に対してDが演算されたら、
圧子575をいったん上昇させ、XYテーブル2のモー
タ22,23により、次の測定点が圧子575と対向す
るまで移動板24、すなわち試験片TPをXあるいはY
方向に駆動する。次いで上述と同様の動作を行うことに
より圧痕を形成しその深さDを演算する。これらの動作
の繰返しにより全ての測定点に対してDが得られたら、
Dの平均値DAVを演算し、このDAVから試験片TPのロ
ックウェル硬さを演算する。なお、Dの最大値および最
小値を除外して残りのデータの平均値を求め、この平均
値からロックウェル硬さを演算するようにしてもよい。
演算されたロックウェル硬さや各圧痕の深さなどの情報
は、ディスプレイ装置103で表示したり、プリンタ装
置104で印字することができる。
【0018】以上のように本実施例では、試験片TPに
応じて圧子575を交換する動作、測定点を変更するた
めに試験片TPをXY方向に移動させる動作が自動的に
行われるとともに、試験片の種類に応じて試験荷重が自
動的に制御される。また、押え部材42で試験片TPが
アンビル3との間に狭圧されるので、薄板状の試験片や
そり,ひねりのある試験片であっても試験片とアンビル
31との間に隙間が生じることがなく、測定誤差を最小
限に減らすことができる。
【0019】以上の実施例の構成において、押え部材4
2およびシリンダ41が試験片固定装置を、モータ57
3が圧子切換装置と、負荷機構50が押圧装置を、制御
装置101が制御手段および演算手段をそれぞれ構成す
る。
【0020】なお、試験片固定装置,圧子切換装置およ
び押圧装置の構成は実施例に限定されない
【0021】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、測
定点を変更するために試験片を圧子に対して順次移動さ
せる作業、試験片の種類に応じて押圧荷重を変更する作
業、および試験片に応じて圧子を交換する作業が全て自
動化されるとともに、試験片固定装置を設けたことによ
り薄板状の試験片を試験する際にもスポットアンビルに
交換する必要がなくなる。したがって、試験効率が大幅
に向上するとともに、試験片の種々の硬さ試験および引
張試験を全自動で行う自動試験装置にも適用可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る自動ロックウェル硬さ
試験機の全体構成を示す側面図。
【図2】押え部材と試験片の被硬さ測定部との位置関係
を示す平面図。
【図3】圧子切換装置の詳細を示す断面図。
【図4】制御系の構成を示す概略図。
【符号の説明】
2 XYテーブル 31 アンビル 41 シリンダ 42 押え部材 50 負荷機構 57 押圧装置 101 制御装置 571 ロードセル 573 モータ 574 圧子保持部材 575 圧子 A 被硬さ測定部 TP 試験片

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試験片の被硬さ測定部に圧子を押圧して
    ロックウェル硬さを測定する自動ロックウェル硬さ試験
    機において、互いに直交するX方向およびY方向に移動
    可能なXYステージと、このXYステージ上に載置され
    た試験片の被硬さ測定部の裏面に当接されるアンビル
    と、このアンビルとの間で試験片を狭圧して固定する試
    験片固定装置と、ダイヤモンド圧子および鋼球圧子が保
    持された保持部材を駆動して、いずれかの圧子を前記試
    験片の被硬さ測定部と対向させる圧子切換装置と、前記
    被硬さ測定部に対向する圧子を前記X方向およびY方向
    の双方と直交するZ方向に移動させ、前記圧子を前記被
    硬さ測定部に押圧して圧痕を形成する押圧装置と、前記
    被硬さ測定部に形成された圧痕の深さを計測する変位計
    と、前記XYステージ上に載置された試験片を固定すべ
    く試験片固定装置を制御し、予め設定された試験情報あ
    るいは試験片の板厚情報に応じて前記圧子を切換えるべ
    く圧子切換装置を制御し、前記試験情報あるいは板厚情
    報に応じて試験荷重を切換え、その試験荷重で前記圧子
    を前記被硬さ測定部に押圧し前記被硬さ測定部の複数位
    置に前記圧痕を形成すべくXYステージおよび押圧装置
    を制御する制御手段と、前記複数の圧痕に対する前記変
    位計の検出値からロックウェル硬さを演算する演算手段
    とを具備することを特徴とする自動ロックウェル硬さ試
    験機。
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