JPH01229934A - 多数の試料片の硬さ連続測定装置 - 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〉 この発明は硬度測定装置にかかり、特に共通の保持装置
に保持された多数の試料片を、自動的に連続して測定す
る硬度測定装置に関する。

〈従来の技術〉 金属材料の硬さ測定機として広く用いられているものに
はロウフラニル、ブリネル、ビッカースの各硬度計かあ
る。これらはいずれの場合も試本１を試料テーブルに乗
せて、所定形状の圧子を、所定の荷重で試料面に押し込
み、その押し込み深さ、又は圧痕の大きさを測定してこ
れを何等かの換算数値で表すものである。

その硬さＪｌｌｌ定作業は、ロックウェル、ツリネル、
ビッカースのいずれの場合も、試料を１個づつ試料テー
ブル上に乗せ、チーフルをトＨさせて被検面を圧子に近
づけ、または一定予備圧力て圧子と接触させ、次に圧子
に所定の荷重をかけて圧子の押し込み深さ等を測定記録
し、次にチーフルを下げて次の試料と取り替える、とい
う繰返しを行うものである。この測定作業は、多くの硬
度計においては、試料をテーブルに取りつけ、または取
り替える作業以外は、全部自動化されている。

〈発明か解決しようとする課題〉 これらの硬度計は、試料の取り科えを人力に頼っている
ため、多数の試料を次々に測定する場合は１作業員か付
ききりて試料の取り替えを行わねばならず、省力化への
貢献が少なかった。しかも試料が例えば線材のような小
片になると、その取り替え作業か精密になるために、著
しく能率か低ドしていた。

よって、試料の取り替えを含めた硬さ測定作業全体の自
動化か望まれまれていた。

く課題を解決するための手段〉 この発明における試料は、多数の試料片を、Ｘ方向に列
べて試料片保持装置に保持させた状態になされている。

この試料片保持装置としては、試料片をそれぞれ所定位
置に保持できるようにした治具状のものを用いても良い
か、多数の試料片を合成樹脂によって板状にモールドし
たものを用いることもできる。

試料片か細長い棒状のものであるときは、その長手方向
なＸ方向に直交するＹ方向に合わせて、互に平行に列べ
て試料片保持装置に保持させる。

試料片保持装置を載置する試料テーブルは、これをＸ方
向に移動させるＸ方向移動装置と、Ｙ方向に移動させる
Ｙ方向移動装ごとを有し、これらの移動装置は後述する
制御装置によって制御される。硬さ測定用の圧子の脇に
は、上記試料片保持装置のＸ方向移動に際し、この圧子
か試料片の始端位置及び終端位置に対面したことを検出
するための棟上装置か付設されている。この検出装置と
しては、光学的或は磁気的など、適宜のものを用いるこ
とかでき、その検出出力は、後述する制御装置に供給さ
れる。硬さ測定手段は、通常の自動式硬さ測定機と同様
に、ＸＹ両方向に直交するＺ方向で圧子を下降させるか
試料テーブルを上昇させるかするＺ方向移動装置を有し
、その連動によって測定データを採取するよう構成され
ている。

１−述の制御装置は、電子計算機を含み、上述の各部な
次の順序で動作させる。

（１）試料片保持装置が＋Ｘ方向に移動するように、Ｘ
方向移動装置を制御する。

（２）検出装置によって試料片の始端か検出されると、
＋Ｘ方向の移動績のカウントを開始する。

（３）検出装置によって試料片の終端位置か検出される
と、試料片保持装置の移動か＋Ｘ方向から−Ｘ方向へ反
転するようにＸ方向移動装置を制御する。

（４）同時に＋Ｘ方向の移動量のカウントを終了させる
。

（５）同時に−Ｘ方向の移動績のカウントを開始する。

（６）−Ｘ方向のカウント値か、＋Ｘ方向のカウント値
よりも小さくこれと所定の比率にある数値に達したとき
、試料片保持装置か停止するようにＸ方向移動装置を制
御する。

（７）Ｚ方向移動装置を動作させて硬さの測定動作を行
わせる。

（８）上記（１）〜（７）をくり返させる。

なお、試料片の中心部で測定を行う場合には、上記比率
は２分の１である。また、硬さの測定では、同一試料に
ついて異なる３点で測定を行い。

その測定値を綜合することが普通に行われている。その
場合は、上記（７）の硬さ測定動作を次のように細分す
ればよい。

（７ａ）　　Ｚ方向移動装置を動作させて、第１点の硬
さ測定動作を行わせる。

（７ｂ）試料片保持装置かＹ方向に一定量だけ移動する
ように、Ｙ方向移動装置を制御する。

（７ｃ）　　Ｚ方向移動装置を動作させて、第２点の硬
さ測定動作を行わせる。

（７ｄ）試料片保持装置か同方向に更に上記一定はたけ
移動するように、Ｙ方向移動装置を制御する。

（７ｅ）　　２！、方向移動装置を動作させて、第３点
の硬さ測定動作を行わせる。

（７ｆ）　　３点の硬さ測定の結果を綜合計算して、当
該試料の硬さを算出する。

（７ｇ）　　Ｙ方向移動装置における試料片保持装置の
移動方向を反転させる。（ただし、実際の移動は行わせ
ない、） また、試料片か線材や棒状の横断片である場合には、測
定を表層に近い部分と中層部分と中心部分の３点て行う
ことか多い。その場合には上記（６）及び（７）は次の
ようになる。

（６ａ）　　−Ｘ方向のカウント値か、＋Ｘ方向のカウ
ント値の例えば１０％に達したとき、試料片保持゛装置
か停止するようにＸ方向移動装置を制御する。

（７ａ）　　Ｚ方向移動装置を動作させて、表層に近い
部分の硬さ測定動作を行わせる。

（６ｂ）試ネ′１片保持装置の−Ｘ方向移動を再開させ
、カウント値か＋Ｘ方向のカラントイ直の例えば３０％
に達したとき、試料片保持装置か停止するようＸ方向移
動装置を制御する。

（７ｂ）　　Ｚ方向移動装置を動作させて、中層部分の
硬さ測定動作を行わせる。

（６Ｃ）試料片保持装置の−Ｘ方向移動を再開させ、カ
ウント値か＋Ｘ方向のカウント値の５０％に達゛したと
き、試料片保持装置か停止するようＸ方向移動装置を制
御する。

（７ｃ）　　ｚ方向移動装置を動作させて、中心部分の
硬さ測定動作を行わせる。

く作用〉 試料片保持装置を試料テーブル上に置き、制御装置を始
動すると、Ｘ方向移動装置か動作を始める。そして、検
出装置か最初の試料片の始端を検出したときに移動量の
カウントか始まり、終端を動か停まる。ここて、硬さの
測定か行われる。次いてＸ方向移動装置か再び始動され
、上述と同じ動作のくり返しによって、２番目以降の試
料片の硬さ測定か行われる。

回し試料片について３点で硬さを測定する場合には、第
１点についての硬さ測定が終ると、試料その後に試料片
保持装置は同方向に上記同じ量だヤ は移動して停まり、ここで３点についての硬さ測　′八 定か行われる。このようにして３点での硬さ測定か終わ
ると、綜合測定値が算出され、かつ次の試料片の測定に
備えて、Ｙ方向移動装置における移動方向の反転か行わ
れる。このよにして、例えば奇数番目の試料片は−Ｙ力
方向移動によって３点て硬さ測定を受け、偶数番目の試
料片は＋Ｙ力方向移動によって３点で硬さ測定を受ける
。

線材や棒状の横断面について３点で硬さを測定する場合
には、試料片は、終端か検出された後、直径の例えば１
０％だけ戻って表層に近い部分の測定、か行われ、次に
直径の例えば２０％たけ戻って中層部分の４１１１定か
行われ、更に直径の２０％たけ戻って中心部分の測定か
行われる。

〈実施例〉 第１図において、ｌは硬さＡ１１ｌ定部て、コ字状の機
枠２を有し、機枠上部２ａからは下方へ圧子３か垂下し
、機枠下部２ｂ内のＺ方向移動装置、即ち昇降装置４か
ら上方へ伸延する支柱５は１紙面上て木モなＹ方向の移
動装置６を支持し、Ｙ方向移動装ｇ！ｉ６上には紙面に
垂直なＸ方向の移動装置７か載置されＸ方向移動装置７
上には圧子３に対面して試料テーブル８が載置されてい
る。機枠上部２ａには、更に、圧子３の先端近傍を照明
する光源９と、この先端近傍の反射光を受光する光検出
装置ｌＯか設けられている。

試料チーフル８上には、第２図及び第３図に示すような
試料保持装置１１が、所定位置に取付けられる。この試
料保持装置 の試料片！２ａ　、　＋２ｂ　、・・・・１２ｎを、互
に平行にＸ方向に列べて合成樹脂板１３中にモールドし
、表面をモ面に研庁したものである。

１４は電子計算機Ｉ５を含む制御装置で、光検出装置１
０の検出信号を受けながら、Ｘ方向移動装置７、Ｙ方向
移動装置６及び昇降装２１４の動作を制御し、かつ、硬
さの検出信号を受入れてこれを整理する。

−１−述の装置の動作を、第４図に示すフローチャート
に基いて説明する。

先ず、ステップ２１において、試料の種類、試料番号、
・試料片数、測定年月日等の明細を電子計算ｆｉ＋５に
入力すると同時に、試料片を保持した試料保持装置ＩＩ
を試料テーブル８トに、Ｉｉ！置する。ステップ２２て
、この準備操作をチエツクした後、ステップ２３におい
て測定動作を開始させる。

ステップ２４では、制御装置１４の指令によってＸ方向
移動装置７か動作する結果、光検出装置１０は試料片保
持装置＋１１−を、第３図及び第５図に示す矢印５１の
ように＋Ｘ方向へ移動し始める。ステップ２５て、最初
の試料片１２ａの始端５２か検出された後も、ステップ
２６に示すように＋Ｘ方向の移動か続くか、以後はステ
ップ２７に示すように移動量かカウントされる。ステッ
プ２８て試料片１２ａの終端５３か検出されると、それ
までのカウント値Ｎか記憶され、次いでＸ方向移動装２
１７による移動方向か−Ｘ方向に反転される。よって、
光検出装′ｊ！１ｔｕは試料保持装置ＩＩ上を、矢印５
４て示すように後退し始めるが、この間も移動量かカウ
ントされる。ステップ３０で−Ｘ方向の移動量かＮ／２
に達すると、Ｘ方向移動装置７は停止し、光検出装ごＩ
Ｏは、試料片１２ａの中央の点５５て停まる。

ステップ３１ては、昇降装置４か動作して試料保持袋２
！１１を押上げ、試料片１２ａの点５５に接近した位置
を圧子３に押当てて硬さを測定し、その結果を記ｔαさ
せる。この操作か終ると、ステップ３３てＹ方向移動装
置６か動作して、第５図て矢印５６で示すように、−Ｙ
方向へ一定距離したけ移動か行われ、点５７へ到達する
。ここて、再びステップ３１の硬度測定か行われる。こ
の硬度測定の後に、再びステップ３３で矢印５８で示す
−Ｙ方向へ一定距離りの移動か行われて点５９に到達し
、ここでもステップ］ｌの硬度測定が行われる。

このようにして、試料片１２ａに対して３回の硬１１　
Ｊｌｌｌ定か行われると、ステップ３２からステップ３
４へ移行する。ステップ３４ては１次の試料片１２ｂの
測定に備えてＹ方向移動装置６の移動方向の反転か行わ
れ、ステップ３５て測定した試料片の数か計数され、ス
テップ３６を経てステップ３７へ移り、ここてＸ方向移
動ｉＮ及び−Ｘ方向移動ｆｆ１Ｎ／２のリセフトか行わ
れ、再びステップ２４へ戻る。

続くステップ２４〜３０では、矢印６０方向の移動、試
料片＋２ｂの始端６１及び終端６２の検出、矢印６３方
向への移動を経て点６４に到達する。続くステップ３１
〜３３ては、点６４て測定か行われ、矢印６５の移動を
経て点６６で２回目の測定か行われ、更に矢印６７の移
動を経て点６８で３回目の測定か行われる。

以上のように、ステップ２４〜３７の循環により、試料
片１２ａ　、　１２ｂ・・・・１２ｎは順に３回づつ測
定を受ける。

最後の試料片１２ｎについての測定を終えると、ステッ
プ３５における計数値は、試料片ｆｉｎ個に到達する。

すると、ステップ３８に移行し、全試料片の測定データ
か１枚の用紙にプリントアウトされる。この測定データ
をフロッピーディスク等に記録する必要かあるときは、
ステップ４０において登録処理を行い、ステップ４１の
測定終了となる。

なお、第４図に示したフローチャートに従えば、各試料
片を順に渡りながら、ジグザグ状に３点づつ測定か行わ
れるか、ステップ３１〜３４を省略すれば、各試料片は
Ｘ方向の移動のみによって１点づつ測定か行われること
になる。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によるときは、試料片保持装置
に支持された多数の試料片について、自動的に順に硬さ
測定を実施することができる。しかも、各試料片に、支
持位置の不揃いや幅の違いかあっても、常に各試料片の
中央において測定が行われる。よって、硬さ測定におけ
る試料の取り替えを自動化して、測定作業の省力化及び
高能率化に大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の構成図、第２図は同実施例
における試ネ゛１片保持装置の見Ｊ［Ｖ　ＬＫ　、第３
図は同試料片保持装置のＸ方向拡大断面ＩＡ、第４図は
同実施例の動作フローチャート、第５図は１−。 記試料片保持着力上における硬さ測定用圧子の移動径路
を示す拡大平面図である。 １・・・・硬さ測定部、３・・・・硬さΔ１一定用圧子
、４・・・・昇降装置（Ｚ方向移動装置）、６・・・・
Ｙ方向移動装置、７・・・・Ｘ方向移動装置、ＩＯ・・
・・光検出装置、１１・・・・試料片保持装置、１２ａ
〜１２【１・・・・試料片、１４・・・・制御装置、１
５・・・・電子計算機、５２・・・・試料片の始端、５
３・・・・試料片の終端。 特許出願人　　山陽特殊製鋼株式会社 代　　理　　人　　　清　　水　　　哲　　　ほか２名
才／　口 牙２図 マ３　図 −Ｘ　−＋　Ｘ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の試料片をＸ方向に並べて保持した試料片保
   持装置と、この試料片保持装置をＸ方向に移動させるＸ
   方向移動装置と、硬さ測定用圧子を上記試料片に対して
   Ｘ方向に直交するＺ方向に移動させるＺ方向移動装置を
   含む硬さ測定手段と、上記試料片保持装置のＸ方向移動
   に際して上記硬さ測定用圧子が対面する試料片の始端位
   置及び終端位置を検出する検出装置と、電子計算機を含
   む制御装置とよりなり、この制御装置は、上記試料片保
   持装置が＋Ｘ方向に移動するように上記Ｘ方向移動装置
   を始動させ、この＋Ｘ方向移動に伴う、上記検出装置の
   試料片始端位置の検出によって＋Ｘ方向移動量のカウン
   トを開始し、これに続く当該試料片終端位置の検出によ
   って上記カウントを停止し、同時に上記試料片保持装置
   の移動方向が−Ｘ方向に反転するように上記Ｘ方向移動
   装置を制御すると共に、続く−Ｘ方向の移動量のカウン
   トを開始し、この−Ｘ方向移動量のカウント値が上記＋
   Ｘ方向移動量のカウント値よりも小さくこれと所定の比
   率にある数値に達したとき上記Ｘ方向移動装置の動作を
   停止させ、その後に上記硬さ測定手段を所要回数動作さ
   せて測定値を記憶し、以後上述の動作をくり返すよう構
   成されていることを特徴とする多数の試料片の硬さ連続
   測定装置。