JPH0820350B2 - 硬度計の測定部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属材料の硬度を測
定する硬度計の、測定部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】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、その平均値を算出
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、く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。

【０００３】このような欠点を除去するため、本発明者
は、先に特開昭５９−１９７８３４号公報に開示されて
いるような鋳物試験機及び特開昭６２−５６８４０号公
報に開示されているような硬度計を開発した。特に、後
者の硬度計は、前者の鋳物試験機がもっていた問題点を
解消したもので、それによれば、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こ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
知ることができた。

【０００４】すなわち、この硬度計は、第４図に示して
あるように、その上に被測定物１を載せるための受台２
と、その下端部に圧子３を支持している圧子支持体４
が、両者間に被測定物１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２と圧子支
持体４間の間隔は可変で、両者間には、圧子支持体４に
支持された圧子３を受台２上に載置された被測定物１に
対して圧入するための加圧手段（油圧シリンダ５）が配
設されており、測定ヘッド本体（機枠）６に取り付けら
れた圧子支持体４には、摺動体７が上下動自在に支持さ
れていて、この摺動体７は、ばね８（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、圧子支持
体４に横孔９をあけ該横孔９に通したピン１０を摺動体
７に固定してなる係止装置によって、摺動体７の下端縁
７ａが前記圧子３の下端面３ａ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て、圧子支持体４に対
する摺動体７の相対的な移動量を測定してそれを被測定
物１の硬度として表示部１１に表示する、摺動体の移動
量測定装置１２が設けられており、この摺動体の移動量
測定装置１２は、圧子３の被測定物１に対する圧入荷重
が所定の予圧荷重Ｐ₁に達した以後の摺動体７の圧子３
に対する相対的な移動量が、被測定物の硬度として該表
示部１１に表示されるようになっている。

【０００５】そして、この硬度計では、受台２の上に被
測定物１を載置した上、圧子支持体４に支持された圧子
３を受台２上に載置された被測定物１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、圧子支
持体４を降下させるか又は受台２を上昇させることによ
り、相対的に受台２と圧子３間の距離を縮めて、被測定
物１の硬度測定部に圧子３を当てると、その下部に圧子
３を支持している圧子支持体４には、摺動体７が、圧子
支持体４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７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７の下端縁７ａが前記圧
子３の下端面３ａ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、圧子３が被測定物１の硬度
測定部に接触する以前に、先づ、上記摺動体７の下端縁
７ａが被測定物１の表面に接触し、しかる後摺動体７の
下向きの附勢に抗して摺動体７が圧子支持体４に対して
相対的に上昇せしめられ、初めて、圧子３が被測定物４
の表面に接触せしめられることになるところから、そし
てまた、圧子３が被測定物１の表面に接触した後も、引
き続いて前記加圧手段により圧子支持体４と受台２間の
距離を縮めると、今度は圧子３が被測定物１の測定部に
圧入されることになるところから、この硬度計では、摺
動体７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７の下端縁７ａが被測定物１の表面に接
した以後の時点において、該下端縁７ａが確実に被測定
物１の表面に密着された状態を得ることができ、したが
って、圧子３が被測定物１に圧入されたときにおける圧
子支持体４に対する摺動体７の相対的な移動量が、被測
定物１に圧入された圧子３の被測定物１表面からの圧入
深さに相当することになる。

【０００６】そこで、この硬度計には、上記圧子支持体
４に対する摺動体７の相対的な移動量を測定する摺動体
の移動量測定装置１２を設けてあって、上記移動量が、
被測定物１の硬度として表示部に表示されるようになっ
ており、この摺動体の移動量測定装置１２には、圧子３
の被測定物１に対する圧入荷重が所定の予圧荷重Ｐ₁に
達した以後の、摺動体７の圧子３に対する相対的な移動
量が、被測定物１の硬度として前記表示部１１に伝達さ
れるようになっているので、上記予圧荷重Ｐ₁を、該予
圧荷重Ｐ₁ を加えたときにおいて、被測定物１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
異常層が圧子３によって押し潰される程度の適当な荷重
（例えば１００〜１０００ｋｇ程度）に設定しておく
と、圧子３が被測定物１の粗面を押し潰した以後の時点
において被測定物１に加えられた測定荷重Ｐ₂ によって
被測定物１に圧入された圧子３の圧入量のみを、前記摺
動体７の圧子支持体４に対する相対的な移動量として計
測し、それを前記表示部１１に被測定物１の硬度として
表示せしめることができるようになっている。

【０００７】すなわち、上記表示部１１には、圧子３が
被測定物１の粗面を押し潰した後、被測定物１に圧入さ
れた圧子３の圧入量が、この硬度計の表示部１１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１の硬度の変化に対応して連続的に変化す
るから、上記の表示部１１に、プ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目盛を用いると、この表
示部１１において、被測定物１のブリネル硬度に非常に
近い近似値（実用上全く支障がない程近い値）を直読す
ることができるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記特開
昭６２−５６８４０号公報に開示されている硬度計で
は、圧子３が球圧子であるために、次のような問題のあ
ることが解った。すなわち、被測定物１に圧子３を圧入
すると、被測定物１の表面には、被測定物１の形状・材
質及び組織の如何によって、量は大きく異なるが、圧痕
Ｓの周辺部に何がしかの圧子の押しつけによる引込み陥
没Ｄと、表面隆起Ｕとを生じる（第５図）。このうち、
特に上記引込み陥没Ｄは、被測定物１が冷間圧延材のよ
うな冷間変形をうけたままの状態のものであった（その
後熱処理したものは別）場合、及び被測定物１が、鋳物
材であっても、硬度測定部の周囲の形状が充分大きく且
つその厚さが充分厚いものである場合には、又は硬度測
定部の周囲の形状が充分大きく且つ厚さは薄くてもその
下面が硬い他の部材に密着している場合には、殆どそれ
が起きないから、問題がないのであるが、被測定物１が
鋳物材であって、硬度測定部の周囲の形状が小さい場
合、及び硬度測定部の周囲の形状が大きくてもその厚さ
が薄くその下面が凹凸面である場合等には、圧痕Ｓの周
辺部に大きい引込み陥没Ｄを生じ易く、しかも、この引
込み陥没Ｄが生じる部位は、それが、球圧子３の投影面
内に位置し、丁度前記摺動体７の下端部が被測定物１に
対して接触する部位の内側に位置するために（第５図参
照）、硬度測定部がこのような引込み陥没を生じ易いも
のであった場合には、前記摺動体７の圧子３に対する相
対的な移動量（ｈ）が、この引込み陥没Ｄの影響を受け
るところから、正確な測定値が得られないといった問題
のあることが解った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の問題
点を解決するために、圧子の外側に摺動体が上下動自在
に支持されており、該摺動体がばね又は重錘によって常
時下向きに附勢されると共に、該摺動体の附勢が、係止
装置によって、摺動体の下端縁が圧子の下端面よりも若
干下に位置する所定の最降下位置に係止されていて、圧
子を受台の上に載置された被測定物に対して圧入したと
きにおける圧子に対する摺動体の相対的な移動量を測定
することで、表示部に被測定物の硬度が表示されるよう
になっている、硬度計において、その測定部を構成して
いる上記圧子を、その下端に球面状の測定面を備えた柱
状体でもって構成すると共に、上記摺動体の下端部を、
上記圧子の下部の外周面に摺動自在に嵌合させた点にあ
る。

【００１０】

【作用】上記の技術的手段は、次のように作用する。

【００１１】この考案にしたがった測定部は、圧子が、
その下端に球面状の測定面を備えた柱状体であり、摺動
体の下端部が、圧子の測定面の外周縁の近傍に被測定物
に対する接触面を備えているので、被測定物が、圧痕Ｓ
の周辺部に、圧子の押しつけによる引込み陥没Ｄを生じ
易い物である場合には、すなわち、硬度測定部の周囲の
形状が小さい場合、及びその測定物の形状が大きくて
も、その厚さが薄く、その下面が凹凸面である場合に
は、上記摺動体は、上記球面状の測定面によって被測定
物の表面につけられた圧痕Ｓの直近傍位において、つま
り、引込み陥没Ｄを生じた部位又はその内側において、
被測定物の表面に接触せしめられることになる（第３
図）。

【００１２】したがって、この発明の測定部によれば、
圧子に対する摺動体の相対的な移動量（ｈ）が、硬度測
定部の表面に生じる引込み陥没量（ｈｄ）の影響を受け
ることなく測定されるところから、硬度計の表示部に、
正確な測定値を得ることができる。

【００１３】なお、圧痕Ｓの周辺部には、上記引込み陥
没Ｄの内側に、若干の表面隆起Ｕを生じるので、圧痕が
大きい場合には、摺動体の下端部が、この表面隆起部Ｕ
において被測定物の表面に接触せしめられることになる
が、、このような圧痕の周辺部に生じる表面隆起量（ｈ
ｕ）は、それが僅かであるためか、それとも圧子の押し
付けによる引込み陥没量（ｈｄ）がそれによって局所的
に相殺されるためか、必ずしも明白ではないが、この発
明の測定部によれば、被測定物が上記したような引込み
陥没Ｄを生じ易い物であっても、従来の球圧子を使用し
た場合のような大きい誤差を生ぜしめることなく、硬度
計の表示部に、ほぼ正確な値に近い測定値を得ることが
できる。

【００１４】なお、被測定物が前記したような大きい引
込み陥没Ｄを生じない被測定物である場合には、従来例
同様の球圧子を用いればよいこと、は言うまでもない。

【００１５】

【実施例】実施例を第１〜３図について説明すると、こ
の実施例の測定部は、第４図でもって示した従来例同様
の測定ヘッド本体６に着脱自在に取付けられる圧子支持
体４と、その下端部に止着された圧子３と、圧子３の外
側において圧子支持体４に対して相対的に摺動自在に支
持された摺動体７と、でもって構成されているので、従
来例と同一の構成部材には同一の参照符号を附してあ
る。

【００１６】この発明にしたがった硬度計の測定部が従
来例と異なっている点は、次の点にある。

【００１７】すなわち、この発明にしたがった圧子３
は、第２図に仮想線（一点鎖線）で示してある球体３′
の一部を削り取って、それを円柱状の柱状体となし、該
柱状体の両端部に夫々もとの球体の球面を一部削り残し
た形状の、柱状体に形成されており、またこの圧子３
は、その上端部を、圧子支持体４の下端部に形成した孔
１５に挿し込んでそこに蝋付けされているのであるが、
この圧子３の下端には、上記球体３′の球面に削り残さ
れた部分でもって、球面状の測定面３ａが形成されてお
りこの測定面３ａの底面視形状は円形で、その直径ｄは
例えば上記球体３′の直径の約５５％（図示の実施例）
又は４０％（他の実施例）の大きさに形成されている。
また、この発明にしたがったこの実施例の摺動体７は、
圧子支持体４の下部の小径部４ｂに摺動自在に嵌合して
いる小径の筒体７ｂの下部を、下すぼまりの漏斗状に形
成されていて、その下端部が、圧子３に接近して、圧子
３の下部の外周面に摺動自在に嵌合されている。

【００１８】したがって、この摺動体７の下端縁は、す
なわち被測定物に対する接触面７ａは、上記圧子３の測
定面３ａの外周縁の直近傍位において、被測定物１の表
面に接触せしめられるようになっている。

【００１９】この発明の測定部は上記のような構成であ
るから、これを第４図に示してあるような測定ヘッド６
に装着して、圧子の押しつけによる引込み陥没を起こし
易い被測定物の硬度を測定した場合には、被測定物１の
表面に、第３図に示してあるように、圧子３による圧痕
Ｓの周辺部に引込み陥没Ｄが生じても、摺動体７の下端
の被測定物１に対する接触面７ａは、該引込み陥没部
Ｄ、又は該引込み陥没部Ｄにおいて隆起している表面隆
起部Ｕにおいて、被測定物１の表面に接触を保ち、圧子
支持体２に対して相対的に移動せしめられることにな
る。すなわちこの発明の測定部は、上記引込み陥没Ｄの
影響を受けることなく、引込み陥没量（ｈｄ）を差し引
いた圧痕の深さ（ｈｓ）、又は表面隆起Ｕがある場合に
はそれに表面隆起量（ｈｕ）をプラスした値を、摺動体
７の圧子３に対する相対的な移動量（ｈ）として測定
し、それを表示部に伝える。

【００２０】したがって、この発明の測定部は、上記し
たような圧子の押しつけによる引込み陥没を起こし易い
硬度測定部位における硬度の測定にそれを使用すると、
該測定部に生じた引き込み陥没Ｄの影響をほとんど受け
ることなく、究めて正確な測定値を得ることができる。

【００２１】

【発明の効果】この発明にしたがった硬度計の測定部
は、その作用について詳述したように、被測定物が圧痕
の周辺部に大きい引込み陥没を起こし易いものであって
も、この引込み陥没量の影響をほとんど受けることな
く、摺動子を圧子に対して相対的に摺動変位させうるも
のであるから、圧子による圧痕の周辺部に大きい引込み
陥没を生じ易い被測定物であっても、その硬度を、摺動
体の圧子に対する相対的な摺動量でもってほぼ正確に測
定せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る硬度計の測定部の一実施例を示
した縦断側面図、第２図は要部の拡大図、第３図は測定
部の作用説明図、第４図は従来の硬度計の全体を示した
構成図、第５図は測定部の作用説明図である。

【符号の説明】

１ 測定物 ２ 受台 ３ 圧子 ３ａ 測定面（圧子の下端面） ４ 圧子支持体 ５ 加圧手段 ６ 測定ヘッド（機枠） ７ 摺動体 ７ａ 測定物に対する接触面（下端縁） ８ ばね ９ 横孔 １０ ピン １１ 表示部 １２ 摺動体の移動量測定装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １，圧子の外側に摺動体が上下動自在に支持されてお
   り、該摺動体がばね又は重錘によって常時下向きに附勢
   されると共に、該摺動体の附勢が、係止装置によって、
   摺動体の下端縁が圧子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て、圧子を受台の上に
   載置された被測定物に対して圧入したときにおける圧子
   に対する摺動体の相対的な移動量を測定することで、表
   示部に被測定物の硬度が表示されるようになっている、
   硬度計の測定部であって、該測定部を構成している上記
   圧子が、その下端に球面状の測定面を備えた柱状体でも
   って構成されており、上記摺動体の下端部が、上記圧子
   の下部の外周面に摺動自在に嵌合されていること、を特
   徴とする硬度計の測定部。