JPH10267818A - リバウンド式硬さ試験機における硬さ試験方法 - Google Patents

リバウンド式硬さ試験機における硬さ試験方法

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JPH10267818A
JPH10267818A JP9087534A JP8753497A JPH10267818A JP H10267818 A JPH10267818 A JP H10267818A JP 9087534 A JP9087534 A JP 9087534A JP 8753497 A JP8753497 A JP 8753497A JP H10267818 A JPH10267818 A JP H10267818A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リバウンド式硬さ試験機において、ハンマの
衝突直前速度および衝突直後速度に基づかずに硬さ試験
を可能にする。 【解決手段】 ハンマ1運動系の第1ハンマ速度計測点
11から距離x離れた第2ハンマ速度計測点12にお
けるハンマ衝突速度vと反撥速度v′とを計測し、
[数1]式により試料硬さHを算出する。 【数1】 但し、xは第1ハンマ速度計測点11と試
料2との距離,αはハンマに作用する加速度。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンマを試料に衝
突させその衝突の前後の速度比から当該試料の硬さを計
測するようにしたリバウンド式硬さ試験機における硬さ
試験方法に関し、特にハンマの衝突直前および衝突直後
のハンマの速度を計測することなく上記硬さ計測が行な
えるようにした、リバウンド式硬さ試験機における硬さ
試験方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、試料の硬さ計測において、ハンマ
を試料に衝突させ、その衝突直前のハンマ速度と衝突直
後のハンマ速度との比に基づいて、試料の硬さを計測す
るようにしたものは、リバウンド式硬さ試験機と呼ばれ
て一般の使用に供されている。
【0003】ここで、このリバウンド式硬さ試験機の計
測原理を図2により説明すると、図2において符号1は
ハンマを、符号2は試料を示しており、ハンマ1が試料
2に衝突し反撥する場合、ハンマ1の運動中の摩擦およ
び空気抵抗を無視し、ハンマ1には発射されてから重力
以外の外力は作用しないものとする。したがって、ハン
マ1が水平方向に運動する場合、加速度は0となり、試
料2の硬さHは[数3]式のように定義される。
【数3】 2 :ハンマの衝突直前速度 v2′:ハンマの衝突直後速度 k :係数
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際の硬さ
試験において、ハンマが試料に衝突するときの速度すな
わちハンマの衝突直前速度v2およびハンマが試料から
跳ね返った直後の速度すなわちハンマの衝突直後速度v
2′を正確に測定するのは難しく、したがって、従来は
近似値として衝突点に近い位置におけるハンマの衝突速
度と反撥速度とを計測し、この近似値に基づいて硬さ試
験を行なわざるを得ないという問題点がある。
【0005】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、ハンマの衝突直前速度v2およびハンマ
の衝突直後速度v2′を測定しないで、リバウンド式硬
さ計測機による硬さ計測が行なえるようにした、リバウ
ンド式硬さ試験機における硬さ試験方法を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハンマを試料
に衝突させ、衝突前後のハンマの速度比から上記試料の
硬さ試験を行なうリバウンド式硬さ試験機で硬さを試験
する際に、上記ハンマの往復動経路の、上記試料から距
離x2だけ離れた第1ハンマ速度計側点よりも上記試料
寄りに距離x1接近した第2ハンマ速度計側点における
上記ハンマの衝突行程の速度v1および反撥行程の速度
1′ならびに上記距離x1に基づいて、試料の硬さHを
[数4]式により算出して課題解決の手段としてる。
【数4】 ただし、αはハンマに作用する加速度を示す。
【0007】さらに、上記加速度を、上記第1ハンマ速
度計測点における上記ハンマの衝突行程の速度v0およ
び上記第2ハンマ速度計測点における上記ハンマの衝突
行程の速度v1ならびに上記距離x1に基づいて、[数
5]式により算出して課題解決の手段としている。
【数5】
【0008】本発明のリバウンド式硬さ試験機における
硬さ試験方法では、 (1) ハンマの試料衝突面よりも上方のハンマ速度計測点
でハンマ速度v,v′を計測するようにしたため、
ハンマの衝突直前速度および衝突直後速度を計測するこ
となく、リバウンド式硬さ試験機を用いた硬さ試験を行
なうことができ、しかも速度v,v′の計測は簡単
で、その測定値の精度が極めて高いことから、測定精度
を向上させることができる。 (2) ハンマに作用する加速度を簡単に算出できるため、
試験機が鉛直方向に対して傾いている場合、ハンマに作
用する加速度を補正して測定精度を大幅に向上させるこ
とができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の一実施
形態としてのリバウンド式硬さ試験機における硬さ試験
方法について説明すると、図1はその原理を示す模式図
である。
【0010】図1において、符号11は第1ハンマ速度計
測点(以下「第1計測点」という)を、符号12は第2ハ
ンマ速度計測点(以下「第2計測点」という)をそれぞ
れ示している。ここで、第2計測点12は第1計測点11よ
りも距離x1だけ下方に位置し、また試料2は第2計測
点12よりも下方に置かれており、第1計測点11と試料2
との間の距離がx2であるとする。
【0011】ここで、 v0:第1計測点11におけるハンマ1の衝突行程の速度 v :t秒後のハンマ1の衝突行程の速度 v1:第2計測点12におけるハンマ1の衝突行程の速度 とし、ハンマ1に作用する加速度αとすると、[数6]
式が成立する。
【数6】v=αt+v0
【0012】したがって、t秒後のハンマ1の変位xは
[数7]式となる。
【数7】 t=0のときx=0であるから、c=0となり、[数
7]式は[数8]式となる。
【数8】
【0013】ここで、ハンマ1がx1だけ下方に変位す
る間(このときハンマの速度はv1となっている)の時
間をt1とすると、[数6]式,[数8]式はそれぞれ
[数9],[数10]式となる。
【数9】
【数10】
【0014】[数9]式を[数10]式に代入して[数
11]式が得られる。
【数11】 したがって、加速度αは[数12]式となる。
【数12】
【0015】ここで、x1,v1,v2はいずれも既知の
値、あるいは実測値である。次に、ハンマ1が試料2に
衝突するときの速度v2を、図1を参照しながら算出す
る。
【0016】ハンマ1が試料2に衝突するとき(x=x
2)の時間をt2とし、その時の速度(衝突速度)をv2
とすると、[数6]式から[数13]式が成立し、[数
8]式から[数14]が成立する。
【数13】v2=αt2+v0
【数14】
【0017】[数14]式を変形して[数15]式が得
られる。
【数15】 [数15]式に[数13]式を代入すると[数16]式
となる。
【数16】v2 = ± √(v0 2 +2αx2) = ± √{v1 2 +2α(x2−x1)}
【0018】ここで、v0 2+2αx2<0は虚数根であ
り、負の加速度によりハンマが試料に到達しない状態で
あり、そのような事態は想定する必要はなく、また[数
16]式の正負は定加速度運動の放物線運動によるもの
であり、ここでは正の場合だけを考えればよい。そして
[数16]式に[数12]を代入して[数17]式が得
られる。
【数17】
【0019】さらに、ハンマ1が試料2(の表面)から
跳ね返った直後の(x=x2における)速度v2′を算出
する。ハンマ1が試料2から跳ね返って第2計測点12に
到達したときの速度をv1′,ハンマ1が跳ね返った瞬
間の時間t′を0,第2計測点11に到達したときの時
間t′=t3とし、x2−x1=−x3とする(跳ね返った
後は運動方向が逆になるのでxをマイナスとする)と、
[数18]式,[数19]式が成立する。
【数18】v1′=αt3−v2
【数19】
【0020】[数19]式から[数20]式が得られ
る。
【数20】
【0021】[数20]式を[数18]式に代入して
[数21]式が得られる。
【数21】v2′= ± √(v12 +2αx3
【0022】硬さHは[数3]式で定義されているか
ら、[数16]式と[数21]式とから、硬さHを[数
22]式により算出できる。
【数22】
【0023】[数22]式を用いることにより、計測の
難しいハンマの衝突直前速度v2およびハンマの衝突直
後速度v2′を計測することなく、リバウンド式硬さ試
験機による試料の硬さ計測を行なうことができる。 そ
してこの場合、加速度αは、[数12]式に第1計測点
11および第2計測点12におけるハンマの速度v1,v
2(計測値)ならびに第1計測点11と第2計測点12との
間の距離x1(実測値)に基づいて[数12]式で算出
することができる。なお、ハンマ1が鉛直落下の場合、
加速度αは、[数12]式を用いるまでもなく重力加速
度に等しい値となる。また、試験機が鉛直方向に対して
傾いている場合、重力加速度を試験機の傾斜角度に応じ
て補正することでも算出することができる。
【0024】次に、実測例を示す。
【実測例1】x1=25mm,x2=35mmに設定し、実測
値v0=0.5m/s,v1=0.52m/s,v1′=0.3
m/sが得られた場合、加速度は[数12]式から
【数23】 となる。したがって、反撥直前,直後の速度比として、
[数22]式により、
【数24】 が得られる。
【0025】v1,v1′を近似値とした従来の算出方法
によれば、上記速度比v1′/v1は0.5769とな
り、本実施形態の場合に対して2.89%の誤差のある
ことが分かる。
【0026】
【実測例2】試験機を下向き45°としたとき、ハンマ
の加速度αは、
【数25】α=g/sinθ=9.80665 ÷ √2=
6.9343m/s2となる。前記の実測例1と同じく実
測値がv1=0.52m/s,v1′=0.3m/sの場合、
衝突直前・直後の速度比として、[数22]式により
【数26】 が得られる。この例の場合、従来の算出方法に対する誤
差は29.6%である。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のリバウン
ド式硬さ試験機における硬さ試験方法によれば、次のよ
うな効果ないし利点が得られる。 (1) ハンマの試料衝突面よりも上方のハンマ速度計測点
でハンマ速度v,v′を計測するようにしたため、
ハンマの衝突直前速度および衝突直後速度を計測するこ
となく、リバウンド式硬さ試験機を用いた硬さ試験を行
なうことができ、しかも速度v,v′の計測は簡単
で、その測定値の精度が極めて高いことから、測定精度
を向上させることができる。 (2) ハンマに作用する加速度を簡単に算出できるため、
試験機が鉛直方向に対して傾いている場合、ハンマに作
用する加速度を補正して測定精度を大幅に向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのリバウンド式硬さ
試験機における硬さ試験方法の原理を示す模式図。
【図2】従来のリバウンド式硬さ試験機における硬さ試
験方法の原理を示す模式図。
【符号の説明】
1 ハンマ 2 試料 11 第1ハンマ速度計測点 12 第2ハンマ速度計測点 x 第1ハンマ速度計測点と第2ハンマ速度計測点と
の距離 x 第1ハンマ速度計測点と試料との距離 v 第1ハンマ速度計測点におけるハンマの衝突行程
の速度 v 第2ハンマ速度計測点におけるハンマの衝突行程
の速度 v′ 第2ハンマ速度計測点におけるハンマの反撥行
程の速度 v ハンマの衝突直前速度 v′ ハンマの衝突直後速度 α ハンマに作用する加速度
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年4月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【数1】ただし、αはハンマに作用する加速度を示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハンマを試料
に衝突させ、衝突前後のハンマの速度比から上記試料の
硬さ試験を行なうリバウンド式硬さ試験機で硬さを試験
する際に、上記ハンマの往復動経路の、上記試料から距
離xだけ離れた第1ハンマ速度計測点よりも上記試料
寄りに距離x接近しだ第2ハンマ速度計桝点における
上記ハンマの衝突行程の速度vおよび反撥行程の速度
′ならびに上記距離xに基づいて、試料の硬さH
を[数4]式により算出して課題解決の手段としてる。
【数4】ただし、αはハンマに作用する加速度を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンマを試料に衝突させ、衝突前後のハ
    ンマの速度比から上記試料の硬さ試験を行なうリバウン
    ド式硬さ試験機における硬さ試験方法において、上記ハ
    ンマの往復動経路の、上記試料から距離x2だけ離れた
    第1ハンマ速度計側点よりも上記試料寄りに距離x1
    近した第2ハンマ速度計側点における上記ハンマの衝突
    行程の速度v1および反撥行程の速度v1′ならびに上記
    距離x1に基づいて、試料の硬さHを[数1]式により
    算出することを特徴とする、リバウンド式硬さ試験機に
    おける硬さ試験方法。 【数1】 ただし、αはハンマに作用する加速度を示す。
  2. 【請求項2】 上記ハンマに作用する加速度αを、上記
    第1ハンマ速度計測点における上記ハンマの衝突行程の
    速度v0および上記第2ハンマ速度計測点における上記
    ハンマの衝突行程の速度v1ならびに上記距離x1に基づ
    いて、[数2]式により算出することを特徴とする、請
    求項1に記載のリバウンド式硬さ試験機における硬さ試
    験方法。 【数2】
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