JPS6256840A - 硬度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属材料の硬度を測定する硬度計に関する
ものである。

〔従来技術〕

従来知られている硬度計は、被測定物に圧痕をつけ、そ
の縦横の径を測定し、その平均径を算出して硬度表と対
照するものであったから、圧痕をつける面の仕上加工が
必要である他、（ぼみの周囲の盛り上がりによる誤差と
かルーペによる目測時の個人差による誤差等を生じ易い
、といった欠点があった。

そこで、本発明者は、さきに、特開昭５９−１９７８３
４号公報に開示されているような鋳物材料試験機を開発
した。そして、この鋳物材料試験機では、一対の硬さ試
験球を対向状に配置し、この一対の硬さ試験球の間に試
験片を挟んで、それを所定の圧力でもって挟圧したとき
における、一対の硬さ試験球間の距離の変化を測定する
ことで、試験片の硬度を測定することを提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記特開昭５９−１９７８３４号公報に
開示されている試験機では、試験片を一定の圧力でもっ
て挟圧したとき、試験片に不確定な弾性変形が起ると、
硬度を測定できなかった。

したがって、この試験機では、所定の厚さの試験片でし
か硬度を測定できない、といった問題がなお残っていた
。

そこで、この発明は、試験片の厚さが不特定でも、つま
り被測定物が任意の厚さであっても、また、被測定物が
、それに硬度測定のための荷重を加えたとき不確定な弾
性変形を起すようなものであっても、全く支障なく、被
測定物に加えた荷重の変化に対応する圧痕深さの変化を
測定することによって、被測定物の硬度を知ることがで
きる、硬度計を提供しようとするものである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明の硬度計は、その上に被測定物４を載せるため
の受台３と、その下端部に試験球８を支持している試験
球支持体２が、両者間に被測定物４を位置させるための
適宜の空間を与えて対向状に配置されており、上記受台
３と試験球支持体２間の間隔は可変で、両者間には、試
験球支持体２に支持された試験球８を受台３上に載置さ
れた被測定物４に対して圧入するための加圧手段（油圧
シリンダ５）が配設されている。試験球支持体２には摺
動体１０が上下動自在に支持されていて、この摺動体は
、ばね１４又は重錘によって常時下向きに附勢されてお
り、この附勢は、係止装置によって摺動体１０の下端縁
１０ｄが前記試験球８の下端面８ａよりも若干下に位置
する所定の最降下位置に係止されている。試験球支持体
２に対する摺動体ｌＯの相対的な移動量を測定してそれ
を被測定物４の硬度として表示部１６に表示する、摺動
体の移動量測定装置２０を設けてあり、この摺動体の移
動！測定装置２０には、試験球８の被測定物４に対する
荷重が所定の予圧荷重ＰＩに達すると入るクラッチ２３
を付設してあって、このクラッチ２３が入った以後の摺
動体１０の試験球８に対する相対的な移動量のみが表示
部１６に伝達されるようになっている。

〔作用〕

上記の技術的手段は次のように作用する。

受台３の上に被測定物４を載置した上、試験球支持体２
に支持された試験球８を受台３上にＬｉｔされた被測定
物４に対して圧入するための加圧手段（油圧シリンダ５
）を使用して、試験球支持体２を降下させるか又は受台
３を上昇させることにより、相対的に受台３と試験球８
間の距離を縮めて、被測定物４の硬度測定部に試験球８
を当てようとすると、その下部に試験球８を支持してい
る試験球支持体２には、摺動体１０が、摺動体１０に対
して相対的に上下動自在に支持されており、この摺動体
１０は常時下向きに附勢されており、この附勢は係止装
置によって摺動体１０の下端縁１０ｄが前記試験球８の
下端面８ａよりも若干下に位置する所定の最降下位置に
係止されているので、試験球８が被測定物４の硬度測定
部に接触する以前に、先づ、上記摺動体１０の下端縁１
０ｄが被測定物４の表面に接触し、しかる後摺動体１０
の下向きの附勢に抗して摺動体１０が試験球支持体２に
対して相対的に上昇せしめられると、初めて、試験球８
が被測定物４の表面に接触せしめられることにな為。そ
して、試験球８が被測定物４の表面に接触した後も、引
き続いて前記加圧手段により、試験球支持体２と受台３
間の距諦を縮めると、今度は試験球８が被測定物４の測
定部に圧入されることになる。

また、この発明の硬度計では、摺動体１０に与えられて
いる下向きの附勢を適当に設定しておくと、摺動体１０
の下端８．！ｌｏｄが被測定物４の表面に接した以後の
時点において、該下端８Ｈｏｄが確実に被測定物４の表
面に密着された状態を得ることができる。したがって、
試験球８が被測定物４に圧入されたときにおける、試験
球支持体２に対する摺動体１０の相対的な移動量は、正
確に、被測定物４に圧入された試験球８の被測定物４表
面からの圧入深さに相当することになる。

そして、この発明の硬度計には、上記試験球支持体２に
対する摺動体１０の相対的な移動量を測定する摺動体の
移動１劃定装２２０を設けてあって、上記移動量が、被
測定物４の硬度として表示部に表示されるようになって
いるのであるが、この摺動体の移動蓋測定装置２０には
、試験球８の被測定物４に対する工大荷重が所定の予圧
荷重Ｐ、に達すると入るクラッチ２３を付設してあって
、このクラッチ２３が入った以後の摺動体１０の試験球
８に対する相対的な移動量のみが、前記表示部１６に伝
達されるようになっているので、上記クラッチ２３が入
るときの予圧荷重Ｐ１を、この予圧荷重Ｐ１を加えたと
きにおいて、被測定物４の表面の粗面及び又は被測定資
料が鋳物の場合には表面の硬度異常層が試験球８によっ
て押し潰される程度の適当な荷重（例えば１００〜１０
００ｋｇ程度）に設定しておくと、試験球８が被測定物
４の粗面を押し潰した以後の時点において被測定′！：
ｙＪ４に加えられた測定荷重Ｐ２によって、被測定物４
に圧入された試験球８の圧入量のみを、前記摺動体１０
の試験球支持体２に対する相対的な移動量ｈ２として計
測し、それを前記表示部１６に被測定物４の硬度として
表示せしめることができる。

このようにして、上記表示部１６には、試験球８が被測
定Ｔｈ４の粗面を押し潰した後、被測定物４に圧入され
た試験球の圧入量が、この発明の硬度計の表示部１Ｇに
硬度として表示されることになるのであるが、この圧入
量は、被測定物４の硬度の変化に対応して連続的に変化
するから、上記この表示部１６に、ブリネル硬度が夫々
異なる多数の標準資料を実測して得た圧入深さを、ブリ
ネル硬度値に置換してプロットした百盛りを用いると、
この表示部１Ｇにおいて、被測定物４のブリネル硬度に
非常に近い近偵値（実用上全く支障がない程近い値）を
直読することができる。

３実施例〕 実施例を第１〜８図について説明すると、この実施例の
硬度計は、第２・３図に示しであるように、試験球支持
体２が機枠１に固定して支持されており、受台３が機枠
に対して上下動自在に支持されていて、受台３の上に載
置された被測定物４に対して試験球４を圧入するための
手段は、機枠１と試験球支持体２間に配設した油圧シリ
ンダ５でもって構成されている。なお、第２・３図にお
いて、６・６は弾性体からなるばね弐の補助受台で、こ
れらの補助受台６は被測定物４の重心の真下位置近傍シ
こおいて、被測定＞４の下面を弾性的に支承せしめるた
めのものである。

この実施例の硬度計は、ペダル７を有す足踏み弐の油圧
ポンプ９によって発生された油圧を前記油圧シリンダ５
に供給することで受台３を上昇させ、補助受台６・６に
よってその自重を支えられた被測定物４に受台３と試験
球８間で挟圧を加え、被測定物４の表面に試験球８を圧
入せしめるようになっているのであるが、この実施例の
受台３は、第４・５図に示しである如く、その上端部に
凹球面３ａを儂えた受台本体３ｂと、この凹球面３ａに
嵌合する半球面３Ｃを介して受台本体３ｂの上に回転自
在に支承された、半球面３ｃを有する球Ｉ受金３ｄでも
って構成されている。

また、この実施例の試験球支持体２は、大径部２ａと小
径部２ｂを備えていて、大径部２ａに読（その基１ｉ２
ｃ部分を、機枠１の下面に固着されており、この試験球
支持体２に対して相対的に上下動自在な摺動体１０は、
試験球支持体２の大径部２ａに摺動自在に嵌合する大径
の筒体１０ａと試験球支持体の小径部２ｂに摺動自在に
嵌合する小径の筒体１０ｂとからなり、大径の筒体１０
ａの下端部に小径の筒体１０ｂの上端部を螺着して一体
化されている。そして、上記試験球支持体２の下端部に
試験球８が支持されているのであるが、この実施例の摺
動体ｌＯの小径の筒体１０ｂの下端部には、若干テーパ
ーを付与してあって、試験球８は、この摺動体１０の下
端部近傍に内装したシール用のウレタンゴム１１でもっ
て、試験球支持体２の下端部に常時圧着せしめられてい
る。

試験球支持体２の大径部２ａには、横孔１２をあけてあ
り、この横孔１２に通したピン１３を摺動体１０に固定
してあって、摺動体１０は、このピン１３が横孔１２内
を上下に変位しうる範囲においてのみ、試験球支持体２
に対して相対的に上下動自在であるが、摺動体１０は、
その外周面に形成しである鍔状の部分ＩＯｃと試験球支
持体２の５ｊ１２ｃ部分との間に介接したばね１４でも
って（約７０ｋｇ程度の圧力でもって）、常時下向きに
附勢されており、この附勢を、上記横孔１２に係合する
ピン１３でもって最降下位置に係止されている。なお、
１５はばね１４の丹側をカバーしているゴムカバーであ
る。

そして、上記摺動体１０は、それが最降下位置に達した
状態では、その下端縁１０ｄが試験球８の下端面８ａよ
りも若干下に位置せしめられており、受台３を上昇させ
て受台３と摺動体１０間に位置された被測定物４を両者
間でもって挟圧すると、先づ、摺動体１０の下端縁１０
ｄが被測定物４の表面に接し、それが前記附勢に等しい
荷重（約ＴＯｋｇ）でもって被測定物４０表面に圧接せ
しめられると、初めて、摺動体１０が前記附勢に抗して
上方に移動せしめられ、試験球８が被測定’！！７１４
の表面に接し、前記附勢を越えて試験球支持体２と受台
３間に加えられた挟圧荷重によって、試験球８が被測定
物４の表面に圧入されると、その圧入量に相当する量だ
け、摺動体ｌＯが試験球支持体２に対して相対的に上向
きに移動する。

この発明の硬度計は、このときの摺動体の移動量を測定
して、それを表示部１６に被測定物４の硬度として表示
するようになっているので、次に、この時作動する摺動
体の移動Ｗ測定装置２０について説明すると、第１・４
・５図において、試験球支持体２には、その上端面から
前記横孔１２に達する縦孔１７を形成してあって、この
縦孔１７内に、その下端部が前記ピン１２に接するロッ
ド１８を上下動自在に支持せしめて挿通しである。

このロッド１８は、機枠ｌに形成しである孔１９内を貫
通してその上方へと延びており、このロフト１８の上端
部には、レバン２１の基部近くの下面を接触せしめてあ
り、このレバー２１の自由端の上面には、他のロッド２
２の下端を接触せしめてあって、前記摺動体１０が上下
に移動すると、その移動量が拡大して上記ロフト２２に
伝達せしめられるようになっている。２３は、このロッ
ド２２の移動量を表示部１６に表示するための伝動係に
挿入したクラッチで、このクラッチ２３は、上下動自在
に支持されたロッド２２に固定されたコ字形のベルト取
付枠２４と、このベルト取付枠２４にその上下の端部を
止着して上下方向に張設されたスチール製のベルト２５
と、このベルト２５の一側面にヘルド２５との間に１小
の間隔を与えて対設された伝動輪２６と、このベルト２
５の他側面に接＾＃自在に対設された押圧転子２７とで
もって構成されていて、転子２７でもってベルト２５を
押し、ベルト２５を伝動転２６に接触させると、クラッ
チ２３が入ってベルト２５の上下方向の移動量が伝動輪
２６に伝達せしめられるようになっている。転子２７を
ベルト２５から離間せしめた位置に保つと、クラッチが
切れた状態に保たれるようになっているのであるが、上
記転子２７は、その基端部を機枠１上の適所に枢支２８
されて揺動自在なレバー２９の自由端に軸支されており
、このレバー２９には、レバー２９を押して転子２７を
ベルト２５に圧接せしめるための押しばね３０と、機枠
１に枢支３１された押し戻しレバー３２を対設しである
。押し戻しレバー３２は、機枠１との間に配設された圧
力調整可能な押しばね３３でもって、上記レバー２９を
前記押しばね３０に抗して転子２７がスチールベルト２
５から離間せしめられる位置へと常時附勢されており、
この押し戻しレバー３２には、それを押しばね３３に抗
してレバー２９に対する不作用位置−・と選択的に変位
させるためのアクチェータ３５を対設しである。そして
、アクチェター３５は、この実施例のものでは、前記油
圧シリンダ５によって被測定物４に加えられる試験球８
の荷重が予圧荷重Ｐｌ　（約５００ｋｇ）に達すると、
押し２戻しレバー３４がレバー２９に対する不作用位置
へと変位せしめられて、クラッチ２３が入るようになっ
ている。なお、第１図において３６・３７・３日は測定
荷重プリセットバルブ、３９は荷重計である。

この実施例の摺動体の移動量測定装置２０では、クラッ
チ２３が入るとベルト２５の上動量が伝動輪２６に伝え
られ、それが連動軸４０・４１・４２・４３を介して指
針４４に増巾して伝達されるようになっているのである
。なお、第１図において４５は指針４４をスタート位置
に附勢しているばねであり、４Ｇはロフト２２の回り止
め用角材、４７は、連動軸４１・４２の的４８を上向き
に附勢して支持しているリセットハンドル（図示せず）
件の軸受枠である。

上記のようにして、指針４４に伝えられる摺動体１０の
上向きの移動量は、第６図に示しであるような表示部１
６の目！盤１６ａによってこれを読みとることができる
のであるが、この目盛盤１６ａには、摺動体１０の移動
量が、被測定物４に圧入された試験球８の圧痕深さと、
試験球８に測定荷重Ｐ、（前記７０ｋｇ０附勢を越えて
試験球支持体１０と受台３間に加えられた挟圧荷重）が
、１．５トン、３トン又は５トンであるときのブリネル
硬度近似値が表示されている。

この実施例の硬度計は上記のような構成であるから、摺
動体１０と受台３間に被測定物４を挟んで、先づ両者間
に７０ｋｇの荷重を加えると、被測定物４が鋳物であっ
ても、該被測定物４の表面（粗面）の脆弱な凹凸は、摺
動体１０の下端ＪｌＯｄによって押し潰され、この摺動
体１０の下端縁１０ｄは、この被測定物４の仮想の理想
面４ａに密着せしめられて後初めて、試験球８が被測定
物４の表面に接触せしめられる。そして摺動体１０は、
試験球８が被測定物４に接触した以後の状態においては
、試験球８に前記予圧荷重Ｐ、（約５００ｋｇ）を加え
ても、ばね１４が撓むだけで、それを下向きに附勢して
いるほぼ一定の圧（約７０ｋｇ＞でもって、被測定物４
の表面に圧着された状態のままに保たれる。

そして、被測定物４に対して試験球８を上記予圧荷重Ｐ
ｉ（約５００ｋｇ＞でもって押しつけると（第８図）、
測定物４の表面は、この予圧荷重Ｐ１によって矯正され
、そこに硬度異常層が存在した場合には、それを破壊さ
れる。したがって、前記クラッチ２３が入るアクチェー
タ３５の作動時点を、例えば試験球８にこの予圧荷重Ｐ
＋が加えられてからしばらくたった例えば２秒位経過し
た時点に設定しておくと共に、このクラッチ２３が入っ
てから試験球８に測定荷重Ｐ２（例えば１．５トン、３
トン又は５トン）を加えるようにしておくと、第８図の
時間軸グラフに示しであるように、予圧荷重ｐ、　　（
約５００ｋｇ）を加えたときの試験球８の圧大深さｈｌ
を指針４４に伝えることなく、予圧荷重Ｐ、を越えて測
定荷重Ｐ２が加えられたときの摺動体１０の移動量、つ
まりクラッチ２３が作動した以後の摺動体１０の移動Ｗ
ｈ２のみを指針４４に伝えて、該移動″ｌｈ２を、表示
部１６において、目盛’４’ｌｉ　１６　ａ上にブリネ
ル硬度の近似値として読み取ることができる。

なお、上記実施例においては、被測定物４が鋳物であっ
ても測定誤差が生じないようにするために、摺動体１０
をばね１４でもって下向きに附勢しである例を示したが
、被測定物４の測定面が仕上げ加工されている場合には
、摺動体１０は、その自重のみ又はそれに付加された適
当な重さの重錘（図示せず）によって常時下回きに附勢
されていてもよい。

また、上記実施例においては、試験球支持体２に支持さ
れた試験球８を被測定物４に圧入するための加圧手段が
、機枠１と受台３間に配設した油圧シリンダ５である側
を示したが、他の実施例においては、反対に、受台が機
枠に固定して支持されており、試験球支持体が機枠に対
して上下自在に支持されていて、受台上に載置された被
測定物に対して試験球支持体に支持された試験球を圧入
するための加圧手段が、機枠と試験球支持体間との配設
した油圧シリンダであってもよい（図示せず）。

〔効果〕

この発明は次のような優れた効果を有する。

この発明の硬度計を構成している前記摺動体の移動量測
定装置には、試験球の被測定物に対する荷重が所定の予
圧荷重に達すると入るクラッチを付設してあって、この
硬度針の表示部には、上記クラッチが入った以後の摺動
体に対する相対的な移動量のみが伝達されるようになっ
ているので、この予圧荷重を過当に設定しておくと、被
測定物が表面加工をしてない鋳物であっても、被測定物
のブリネル硬度値に非常に近い硬度値を、被測定物に測
定荷重をかけつけたときにおいて、直ちに表示部に表示
せしめ、それを直読することができる。

また、この発明の硬度計は、被測定物が黒皮又はスラブ
のままであっても、それを表面加工したときの表面の硬
度を次のようにして測定することができる。すなわち、
多数ある被測定物の最初の一個について表面加工前と表
面加工後の硬度を測定し、その間に硬度差があった場合
にはそれを修正値と定め、残る被測定物の全個数につい
ての測定シよ、これを黒皮またはスラブのまま行って、
得た測定値に上記修正値を加味すると、各被測定物につ
いての表面加工後の硬度を推測することができる。

ＪＩＳでは、被測定物に対する測定荷重の加圧時間を３
０秒と定義されているが、本発明の硬度計は上記のよう
な構成であるから、測定荷重の加圧時間の経過に伴う硬
度表示の変化を表示部に連続的に表示せしめることがで
きる。したがって本発明の硬度計は、多数ある被測定物
の最初の１個についてのみ３０秒間加圧後の硬度を読み
、そのとき、併せて時間の経過に対応する硬度表示の趨
勢を読み取っておくならば、残る被測定物の全個数につ
いての測定は、時間の変化に対応する硬度表示の変化量
をイζ正値として使用することで、１回あたり数秒程度
の加圧時間でもって硬度を予測測定することができる。

何故なら、第８図の時間軸グラフに示しであるように、
測定荷重加圧後３秒程度で、３０秒加圧後の圧痕深さの
約９９％位まで到達するからである。

この発明の硬度計は、被測定物の表面に圧痕をつけて、
その圧痕深さを摺動体の移動量として測定することによ
り被測定物の硬度を測定するもであるから、被測定物の
厚さが不特定であっても、つまり被測定物が任意の厚さ
であっても、また、被測定物がそれに硬度測定のための
荷重を加えたときにおいて不確定な弾性変形を起すもの
であっても、全く支障なくその硬度を測定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る硬度計の１実施例を示した全体
の構成図、第２図は硬度計の正面図第３図は同側面図、
第４・５図は硬度の測定部位を示した縦断正面図で、第
４図には加圧前の状態を示し、第５図には加圧後の状態
を示しである。第６図は目盛盤の正面図、第７図は試験
球による圧痕深さの説明図、第８図は圧痕深さの時間軸
グラフである。 ２・・・試験球支持体、 ３・・・受台、 ４・・・被測定物、 ５・・・油圧シリンダ（加圧手段）、 ８・・・試験球、 １０・・・摺動体、 １６・・・表示部、 ２０・・・摺動体の移動量測定装置、 ２３・・・クラッチ。 特許出願人　　　　株式会社　新栄製作所代理人　（６
３７０）弁理士　画材　武美第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、その上に被測定物を載せるための受台と、その下端
   部に試験球を支持している試験球支持体が、両者間に被
   測定物を位置させるための適宜の空間を与えて対向状に
   配置されていること、上記受台と試験球支持体間の間隔
   は可変で、両者間には、試験球支持体に支持された試験
   球を受台上に載置された被測定物に対して圧入するため
   の加圧手段が配設されていること、試験球支持体には摺
   動体が上下動自在に支持されていて、この摺動体は、ば
   ね又は重錘によって常時下向きに附勢されており、この
   附勢は、係止装置によって摺動体の下端縁が前記試験球
   の下端面よりも若干下に位置する所定の最降下位置に係
   止されていること、試験球支持体に対する摺動体の相対
   的な移動量を測定してそれを被測定物の硬度として表示
   部に表示する、摺動体の移動量測定装置を設けてあるこ
   と、及び、この摺動体の移動量測定装置には、試験球の
   被測定物に対する荷重が所定の予圧荷重に達すると入る
   クラッチを付設してあって、このクラッチが入った以後
   の摺動体の試験球に対する相対的な移動量のみが表示部
   に伝達されるようになっていること、を特徴とする硬度
   計。 ２、前記受台が、その上端部に凹球面を備えた受台本体
   と、この凹球面に嵌合する半球面を介して受台本体の上
   に回転体の上に回転自在に支承された球面受台とでもっ
   て構成されている、特許請求の範囲第１項に記載の硬度
   計。 ３、試験球支持体が機枠に固定して支持されており、受
   台が機枠に対して上下動自在に支持されていて、受台上
   に載置された被測定物に対して試験球を圧入するための
   前記加圧手段が、機枠と受台間に配設した油圧シリンダ
   である、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の硬度
   計。 ３、受台が機枠に固定して支持されており、試験球支持
   体が機枠に対して上下動自在に支持されていて、受台上
   に載置された被測定物に対して試験球を圧入するための
   前記加圧手段が、機枠と試験球支持体間に配設した油圧
   シリンダである、特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の硬度計。 ５、前記摺動体が、前記試験球支持体の下部に外嵌めさ
   れた筒体でもって構成されていて、前記試験球が、この
   筒体の内側において試験球支持体の下端部に支持されて
   いる、特許請求の範囲第１〜４のいづれか一つの項に記
   載の硬度計。 ６、前記摺動体が、自重によって下向きに附勢されてい
   る、特許請求の範囲第１〜５項のいづれか一つの項に記
   載の硬度計。 ７、前記摺動体が、試験球支持体と摺動体間に配設した
   ばねによって下向きに附勢されている、特許請求の範囲
   第１〜５項のいづれか一つの項に記載の硬度計。