JPS6044848A - 接触インピ−ダンス法による硬さ測定のための方法及び回路装置 - Google Patents

接触インピ−ダンス法による硬さ測定のための方法及び回路装置

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JPS6044848A
JPS6044848A JP59128401A JP12840184A JPS6044848A JP S6044848 A JPS6044848 A JP S6044848A JP 59128401 A JP59128401 A JP 59128401A JP 12840184 A JP12840184 A JP 12840184A JP S6044848 A JPS6044848 A JP S6044848A
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    • GPHYSICS
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

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】 この発明は、固有共振で励振された振動棒を用いた接触
インピーダンス法により、第1の時間範囲中には自由振
動をする振動棒の振動を計数し且つ又この第1時間範囲
と同じ接続時間の第2の時間範囲中には加工片に結合さ
れた振動棒の振動を計数してこの両針数値の差を対応す
る硬さ値に変換するようにした硬さ測定の方法に関する
振動させられた磁気ひずみ式又は圧電式の振動棒がダイ
ヤモンド゛チップを施されて所定の負荷の下で加工片に
結合されている方法及び装置が知られている。自由振動
のさい及び加工片への結合のさいの振動棒の共振周波数
の差は加工片 の硬さに関する尺度である。このような
硬さ測定の原理は、クラウトクレーマ著、ゾユプリンガ
・フェアラーク社発行の書物[超音波による材料試験」
第4版(J、nna、 H,Kraut、krHmer
: WerkstoffprGfungmitUltr
asclrall、4. Auflage、Berli
n。
Heidelberg、New York: Spri
nger Verlag、1980)の600〜602
被−ジに記載されている。
更K ドイツ国特許明細書DE−PS 2357033
から、測定ゲートの調整可能な時間範囲内の振動の計数
によって周波数測定を行うことが知られている。この場
合、測定ゲートの時間範囲内においてアップ・ダウン計
数器によシ自由振動をする振動棒の周波数が測定されて
記憶装置に記憶される。
この測定は周期的に毎秒数回性われる。加工片に振動棒
を結合した後、アップ・ダウン計数器が現在の記憶内容
で事前設定される。測定ゲートの次の変化していない時
間範囲において現在存在する共振周波数の振動が計数さ
れる。そのさい、結合状態における共振周波数が自由振
動状態におけるものよりも大きいので、計数差が生じる
。この差は読取専用記憶装置(ROM)を用いて硬さ値
に変換されて表示される。
この既知の硬さ測定においては、既知の硬さの加工片(
試験片)についての測定装置を調整することが必要であ
る。この測定法の欠点は調整が煩雑で時間を要すること
にある。この目的のために、測定ゲートの時間範囲を多
くの調整段階において測定ゲート発振器の調整によって
しばしば変更して、装置が試験片の所定の硬さ値を指示
するようにしなければならない。すなわち、指示された
硬さ値が目標値から外れている場合には、補正のために
振動棒を試験体から取り除き、硬さ値指示への影響が読
み取られ得る仁となしに測定ゲート発振器を再調整する
こきが必要である。次に再び振動棒を試験片上に置いて
新しい硬さ値を読み取らなければならない。新しい硬さ
値が目標値になお一致していない場合には、測定ゲート
発振器は除去された振動棒について改めて再調整されな
ければならない。この調整過程はしばしば繰シ返されて
、正しい差値が形成されて試験片の正しい硬さが指示さ
れるようになる。
この煩雑な調整の原因は、測定ゲート発振器の調整によ
シ、自由状態及び結合状態での共振周波数の振動を計数
するための共通の時間範囲が変更されることにある。
初めに述べた種類の方法を発展させて、硬さ測定の前に
必要な調整を既知の方法の場合よりも迅速且つ簡単に行
えるようにするという課題がこの発明の基礎になってい
る。更に、この方法を実施するだめの回路装置も記載さ
れる。
この課題はこの発明に従って特許請求の範囲第1項及び
第3項の特徴表示部分に記載された特徴によって解決さ
れる。
特許請求の範囲における従属項はこの発明の特1て有利
な実施形態を述べたものである。
この発明の詳細及び他の利点は実施例について第1図な
いし第4図を用いて説明される。
第1図は硬さ測定装置の構成図であって、この発明によ
る回路装置はブロック25で総括されている。ここで、
12は電子式切換スイッチであって、くれはフリップ 
フロップ18によって切り換えられる。14は振動の計
数のための時間範囲tl i発生するだめの測定ゲート
発振器である。15は加減式調整発振器を示し、これは
導線31を介してフリップ フロップ18により始動さ
れたシ停止されたシする。更に、既知の硬さ測定装置に
対応して振動棒11が示されており、これは所定の圧力
で加工片に押し当てられる。この振動棒は励振型回路1
0によって共振振動させられる。アンドゲート13會通
ってこの共振振動と時間範囲t1 に対するパルスとが
アップ・ダウン計数器16に達する。この計数器16に
は又スイッチ21が接続されておシ、これは加工片上に
振動棒が置かれた場合に計数器16に対応する信号を供
給する。計数器16には記憶装置17が接続されている
。ディジタル表示装置i20を備えた定値記憶装置19
は計数器16に接続されている。
制御論理間w522は個個の経過を時間的に制御すると
いう既知の課題を持っている。
第2図において曲線1は第1の時間範囲(tl)内で増
大する計数状態を示している。曲線3は。
第1の時間範囲と等しい持続時間の第2の時間範囲にお
いて減少する計数状態を示している。両曲線1及び3は
簡単化のために連続的に経過する曲 −線として表示さ
れているが、言うまでもなく計数状態の変化は歩進的に
行われる。第2図においてN2は計数に使用される第1
及び第2の時間範囲1、の間の計数状態を示している。
fl は自由振動をする振動棒の周波数、f2 は加工
片に結合された振動棒の周波数を示し、又f3 は加減
式調整発振器15(第1図)の周波数を示している。
次に第1図及び第2図を用いて実施例においてこの発明
による硬さ測定方法及びこの発明による回路装置の動作
方法が示される。この目的のために、技術の現状に従っ
て既知の方法を引き入れることがやはり必要である。こ
の種の硬さ測定装置においては、周知の方法で振動棒1
1が帰還回路において励振型回路10によシ周波数f1
 で共振振動させられる。それは自由振動の状態である
ということから出発する。一定に調整された測定アンド
発振器14により発生される。好ましくは固定された、
すなわち調整不可能な時間範囲tl 内において、共振
周波数f1 の振動がアップ・ダウン計数器16ニよっ
て計数される(第2図の曲線1参照)。
時間範囲t1 の経過により計数過程が終了し、その時
存在する計数状態N2 が記憶装置17に与えられて計
数器はリセットされる。この計数過程は毎秒数回繰り返
される。それによシ実際の計数値は都合よく連続して記
憶される。温度の影響又は他のドリフト現象による共振
周波数の変化はそれゆえ継続的に考慮される。今度は振
動棒11が加工片上に置かれると、接触スイッチ21の
信号により計数器16が記憶装置17からの最後の計数
値N2 にセットされる。次の、従って第2の時間範囲
t1 の開始により、今度は計数器16が、振動棒11
の試験片への結合によシ高められた共振周波数f2 を
持った振動を逆方向に計数する(曲線3)。この時間範
囲tl 内の時点to(o<to<tl)において計数
器の「零通過」が行われるであろう。計数値「0」のと
きに計数器16は導線3oによりフリップ70ツゾ18
に・ξルスヲ与え、フリップ フロップは切換スイッチ
12を切り換える。この切換スイッチ12により振動棒
11又はその励振型回路1oが計数器から切シ離されて
加減式調整発振器15が計数器16に接続される。それ
ゆえこの発明にょシ、残りの時間t3’=t1−t、)
に対して加減式調整発振器15の振動が計数される。
この時間範囲t1 の経過後にはそれゆえ計数差ND3
 が存在している。この計数差の値IND31は読取専
用記憶装置19において硬さ値に変換されてディジタル
表示装置2oに表示される。振動棒11が加工片に結合
されたままであるかぎり、この計数過程は毎秒数回繰り
返される。調整発振器15の始動のためには、フリップ
 70ツブ18を導線32により測定ゲート端部で時間
範囲t1 の終了時に基本状態にし且つ又フリップフロ
ップを計数器16から20パ〃スで導線30により接続
状態にするのが好都合である。その場合基本状態から接
続状態への切換によりフリップフロップ18は同時に、
すなわち時点to において、導線31ヲ介して調整発
振器15ヲ始動させる。これによシ、定常的に振動する
発振器に比べて、周知の同期方法により調整発振器を位
相固定して同期させることができるという利点が生じる
この発明は硬さ測定装置の特に迅速な調整を可能にする
ものである。振動棒が調整過程において既知の硬さの試
験片上に置かれ、そして加減式調整発振器15の振動の
周波数f3又は周期1/f3が変えられて、正しい計数
値ND3が生じるようにされ、この計数値が読取専用記
憶装置19によシ変換されて、ディジタル表示装置20
上に正しい硬さ値を表示する。
次に硬さ測定が第3図を用いて記述される。試験片につ
いての調整過程の後、振動棒11が加工片上に置かれる
。記憶装置17には振動棒11の自由振動からの実際の
計数値N2が存在する。加工片が試験片よりも軟らかい
場合には、対応する共振周波数が例えば値f4(f4>
f2)に増大する。計数のさいには「零差」が調整過程
のさいよりも早く達成される(曲線4)、残シの時間t
4 は調整過程において調整された調整発振器15の振
動で計数されてその計数値から差値IND41 が生じ
る。
これに対して測定のさいに振動棒11がより硬い加工片
上に置かれた場合には、同様の考察から、例えば、fs
<f2 の場合の曲線5が得られる。差値として値IN
D51 が得られる。既に説明したように、この差値は
読取専用記憶装置において、表示されるべき硬さ値に変
換される。
計数過程に対しては正確さの理由から、計数されるべき
振動をその周波数に関して同じ大きさの程度にするか、
又は互いに整合させるのが有利である。第4図に示され
たように、この目的のために、振動棒の共振周波数は、
fl もf2も、−変周波数逓倍器24により、計数の
ために逓倍、例えば2倍にされて、共振周波数は78.
00 kHz又は78.5 kHzであり、時間範囲t
lでの計数のために156.0 kHz又は157.0
 kHz ヘと2倍にされる、例えば355 msの時
間範囲t1 は水晶発振器(例えば1.8 MHz )
によって都合よく発生されて二進分割器23によって3
55 ms にされる。
この方法によシ355m5のこの時間範囲内において、
自由振動をする振動棒に対しては55380振動が計数
され、且つ又結合された振動棒(157,055380
−352,74m5において達成される。残シの時間t
、3 =2.26m5においては、周波数f3’に加減
することもできる調整発振器15の振動周期l/fa 
k待った振動が計数されるが、この調整発振器は調整過
程において、硬さ値の変換後に正しい硬さ値で表示され
るように調整されているものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による発振器、切換スイッチ法に7リ
ツプフロツプの配置された回路装置を示す。 第2図はこの発明による計数状態の時間的変化明による
種種の計数状態変化を示す。 第4図は第1図と同様であるが付加的な周波数逓倍器及
び二進分巧器を備えている回路装置を示す。 これらの図面において、10は励振器回路、11は振動
棒、12は電子式切換スイッチ、13はアントゲ−)、
14は測定ゲート発振器、15は加減式調整発振器、1
6はアップ・ダウン計数器、18はフリップフロップ、
23は二進式周波数分割器、24は周波数逓倍器、tl
 は第1及び第2の時間範囲、toは1−零通過」時点
、t3 は残シの時間、fl は自由振動をする振動棒
の周波数s f2は加工片に結合された振動棒の周波数
、fsは加減式調整発振器(外5名) FIG、 2 FIG、 3

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 固有共振で励振された振動棒を用いた接触イン
    ピーダンス法によシ、第1の時間範囲中には自由振動を
    する振動棒の振動を計数し且つ又この第1時間範囲と同
    じ持続時間の第2の時間範囲中には加工片に結合された
    振動棒の振動を計数してこの両針数値の差を対応する硬
    さ値に変換するようにした硬さ測定のための方法におい
    て、第2時間範囲の開始から加工片に結合された振動棒
    の振動を計数して、この計数値と第1時間範囲中に計数
    された自由振動をする振動棒の振動の計数値との減算か
    ら差値「零」が生じるまでその計数を続けること、及び 更に第2時間範囲の残りの時間中所与の一定周期(1/
    f3) の振動の数を計数することを特徴とする前記の
    方法。
  2. (2) 所与の周期(1/f3) を、既知の硬さの加
    工片についての測定のさいに第2時間範囲の残りの時間
    に対して変換時に既知の硬さ値に対応する計数値が生じ
    るように決定すること を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. (3)振動棒に対する励振器回路及び加減式測定ゲート
    発振器を備えていてこの両者がアップ・ダウン計数器に
    接続されている、特許請求の範囲第1項に記載の方法を
    実施するための回路装置であって、 振動棒(11)の励振器回路(10)が電子式切換スイ
    ッチ(121の第1入力を通してアンドゲート’(13
    )の第1人力に結合されておシ、このゲートの第2人力
    に一定に調整された周波数を持った測定ゲート発振器(
    14)が接続されていること、 電子式切換スイッチ(12)の第2人力に加減式調整発
    振器(15)が結合されていること、フリップフロップ
    健が存在していて、これが測定ゲート発振器(1,4)
    によシ第1導線(3湯ヲ介して基本状態にされ且つ又第
    2導綜(30) ’e介してアップ・ダウン計数器(1
    6)によ・9接続状態にされること、ノリツブ フロッ
    プQ8)が電子式切換スイッチ(12)と調整発振器(
    H51とに結合されていることを特徴とする前記の回路
    装置。
  4. (4)励振器回路(10)の後に周波数逓倍器(24)
    が接続されていること を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の回路装置。
  5. (5)測定ゲート発振器(1(イ)が、後置接続された
    二進式周波数分割器(23) ’e備えた水晶安定化発
    振器であること を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の回路装置。
JP59128401A 1983-08-17 1984-06-21 接触インピ−ダンス法による硬さ測定のための方法及び回路装置 Granted JPS6044848A (ja)

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DE3329690.1 1983-08-17
DE3329690A DE3329690C1 (de) 1983-08-17 1983-08-17 Verfahren und Schaltungsvorrichtung zur Haertemessung nach der Kontakt-Impedanz-Methode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6044848A true JPS6044848A (ja) 1985-03-11
JPH0121452B2 JPH0121452B2 (ja) 1989-04-21

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ID=6206762

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DE (1) DE3329690C1 (ja)
FR (1) FR2550860B1 (ja)
GB (1) GB2145227B (ja)

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DE3329690C1 (de) 1985-04-11
GB8420809D0 (en) 1984-09-19
FR2550860B1 (fr) 1988-12-09
FR2550860A1 (fr) 1985-02-22
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