(57)【要約】【課題】カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法を提供する。【解決手段】荷重設定装置１２０は、試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重をコンピュータを用いて設定するものであり、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及びカッターナイフＣＮの形状を取得する取得部１２１と、取得した情報に基づいて、カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを所定の式により算出する演算部１２２と、算出されたカッターナイフＣＮの切込み荷重ＦをカッターナイフＣＮの切込み荷重に設定する設定部１２３とを備える。【選択図】図９
2019086494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定装置であって、
前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状を取得する取得部と、
取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを下記（１）式により算出する演算部と、
算出された前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定する設定部とを備えていることを特徴とする荷重設定装置。
Ｆ＝ｋ×ｈ２×Ｈｖ／ａ  ……（１）
ここで、ｋは定数、ｈ２／ａは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重設定装置を備えたことを特徴とするスクラッチ装置。
【請求項３】
カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定方法であって、
前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状を取得するステップと、
取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを下記（１）式により算出するステップと、
算出された前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定するステップとを備えることを特徴とする荷重設定方法。
Ｆ＝ｋ×ｈ２×Ｈｖ／ａ  ……（１）
ここで、ｋは定数、ｈ２／ａは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
【請求項４】
請求項３に記載の荷重設定方法により設定された前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重により、前記カッターナイフを前記試験片に対して切り込むことを特徴とするスクラッチ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＪＩＳ  Ｋ５６００において金属表面に塗装された表面被覆金属材料からなる塗装金属試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付け、腐食状況を評価する試験法が規定されている。
ここで、金属表面に塗装された塗装金属試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付けるに際し、従来にあっては、作業者が試験片の金属素地表面に達する切り疵をカッターナイフで付けたり、あるいはカッターナイフを装着したスクラッチ装置のカッターナイフで当該切り疵を付けるようにしており、この際に、切り疵の深さ（切込み深さ）が非常に重要で試験片の材料ごとに所定の切込み深さの切り疵を所定の長さにわたってカッターナイフで付けることが要求されている。
【０００３】
一方、非特許文献１には、鉛筆硬度試験機に市販の替刃式カッターナイフを装着して一定荷重でクロスカット（試験片にクロス状の切り疵を入れること）を行い、切込み荷重の影響を調査したことが記載されている。
つまり、非特許文献１には、切込み荷重の影響として、試験片に対する切込み荷重の増加とともに切込み深さが増大し、切込み荷重の増加とともにふくれ幅が大きくなる傾向にあることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】寺田誠、「鋼板の塗膜ふくれに及ぼすクロスカット条件の影響」、鉄と鋼、日本鉄鋼協会、第７３巻、ＳＡ１６０（１９８７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この従来の非特許文献１にあっては、以下の問題点があった。
即ち、非特許文献１には、試験片に対するカッターナイフの切込み荷重の増加とともに切込み深さが増大することが記載されているものの、試験片の材料ごとに所定の切込み深さの切り疵を罫書きたい場合に試験片に対するカッターナイフの切込み荷重をどれくらいにしたら良いかという考察がなされていない。
【０００６】
このため、例えば、カッターナイフを装着したスクラッチ装置のカッターナイフで試験片に所定の切込み深さの切り疵を付ける際に、非特許文献１に記載された考察を用いて、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を設定することができない。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る荷重設定装置は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定装置であって、前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状を取得する取得部と、取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを下記（１）式により算出する演算部と、算出された前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定する設定部とを備えていることを要旨とする。
【０００８】
Ｆ＝ｋ×ｈ２×Ｈｖ／ａ  ……（１）
ここで、ｋは定数、ｈ２／ａは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
また、本発明の別の態様に係るスクラッチ装置は、前述の荷重設定装置を備えたことを要旨とする。
【０００９】
また、本発明の別の態様に係る荷重設定方法は、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重をコンピュータを用いて設定する荷重設定方法であって、前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状を取得するステップと、取得した前記切り疵の、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、前記試験片の金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及び前記カッターナイフの形状に基いて、前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを前述の（１）式により算出するステップと、算出された前記カッターナイフの切込み荷重Ｆを前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重に設定するステップとを備えることを要旨とする。
【００１０】
更に、本発明の別の態様に係るスクラッチ方法は、前述の荷重設定方法により設定された前記試験片に対する前記カッターナイフの切込み荷重により、前記カッターナイフを前記試験片に対して切り込むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法によれば、カッターナイフで試験片の金属素地に所定の切込み深さの切り疵を罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片に対するカッターナイフの切込み荷重を適切に設定することができる荷重設定装置、スクラッチ装置、荷重設定方法及びスクラッチ方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷重設定部（荷重設定装置）を備えたスクラッチ装置の斜視図である。
【図２】図１に示すスクラッチ装置において、スクラッチ装置本体の部分を拡大して示す部分平面図である。
【図３】図２における３−３線に沿う断面図である。
【図４】図１に示すスクラッチ装置において、カッターナイフ保持手段の斜視図である。
【図５】図１に示すスクラッチ装置において、カッターナイフの先端が刃先折機構の隙間部に入り込んだ状態の部分斜視図である。
【図６】図５に示す状態のスクラッチ装置の部分平面図である。
【図７】刃先折機構の一部分を拡大して示す部分平面図である。
【図８】図１に示すスクラッチ装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】荷重設定部（荷重設定装置）のブロック図である。
【図１０】荷重設定部（荷重設定装置）のフローチャートである。
【図１１】制御部のフローチャートである。
【図１２】図１に示すスクラッチ装置を用いて、カッターナイフによる切込み荷重を２００〜２１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて供試材に対して切り疵ＣＬを罫書いた状態を示す平面図であり、（ａ）は切込み荷重を２００〜１１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて一方の供試材の表面に切り疵を罫書いた状態、（ｂ）は切込み荷重を１２００〜２１００ｇに変化させて他方の供試材の表面に切り疵を罫書いた状態を示している。
【図１３】図１２に示す供試材の一部の断面を光学顕微鏡で観察した状態を示す断面である。
【図１４】図１２（ａ）に示す供試材において切込み荷重２００ｇ、５００ｇ、１０００ｇのときの切り疵を切込み方向に沿って３箇所（始端、中央、終端）で切断した断面を光学顕微鏡で観察した状態を示す断面図である。
【図１５】カッターナイフの切込み荷重を２００〜２１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて供試材に対して切り疵を罫書いたときの、カッターナイフの切込み荷重と、切り疵の、供試材の金属素地表面からの切込み深さとの関係を示すグラフである。
【図１６】図１に示すスクラッチ装置１を用いて、切込み荷重を変化させて供試材に対して切り疵を罫書く試験において使用されるカッターナイフを示し、（ａ）は右側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１７】カッターナイフの先端角部が供試材にＣ点で接触するときの模式図である。
【図１８】カッターナイフの先端角部が供試材にＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’まで切り込まれたときの供試材に形成される圧痕を平面から見た模式図である。
【図１９】カッターナイフの先端角部が供試材にＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’まで切り込まれたときの供試材に形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の一部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｃ’で囲まれる部分）を立体的に変換した模式図である。
【図２０】カッターナイフの先端角部が供試材にＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’まで切り込まれたときの供試材に形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の他の部分（Ｂ、Ｄ、Ｃ、Ｃ’で囲まれる部分）を立体的に変換した模式図である。
【図２１】カッターナイフの切込み深さ、供試材の鋼板下地のビッカース硬度、カッターナイフの形状因子とに基いて、カッターナイフの切込み荷重を算出した切込み荷重の計算値を、図１５に示すグラフにプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。実施形態は、荷重設定部（荷重設定装置）を備えたスクラッチ装置の例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１４】
図１には、本発明の一実施形態に係る荷重設定部（荷重設定装置）１２０（図８参照）を備えたスクラッチ装置１が示されており、このスクラッチ装置１は、金属試験片あるいは塗装やめっき等を施した表面被覆金属材料からなる塗装金属試験片（以下、金属試験片及び塗装金属試験片を総称して試験片という）Ｓの金属素地ｍ面（図１３参照）に達する切り疵ＣＬを罫書くものであり、テーブル１０と、試験片Ｓを上面に固定する台座３０と、試験片Ｓの表面に金属素地面に達する切り疵を罫書くスクラッチ装置本体４０と、刃先折機構１００とを備えている。
【００１５】
このスクラッチ装置１は、図示しない罫書き作業用ケーシングの内部に収容され、テーブル１０が罫書き作業用ケーシングの筐体部分に固定される。
テーブル１０は、長方形板状に形成され、その上面にスクラッチ装置本体４０を平面方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とするＸＹ移動機構１１が設けられている。
【００１６】
ＸＹ移動機構１１は、テーブル１０上に固定されたＸ軸方向に延びる、Ｙ軸方向に沿って所定間隔離れた一対のＸ軸レール１２と、各Ｘ軸レール１２に沿って移動自在に設けられた複数のＸ軸スライド部材１３と、Ｘ軸スライド部材１３の上面に固定された平板状のＸ軸移動部材１４とを備えている。Ｘ軸移動部材１４は、Ｘ軸モータ１５に連結された第１ボールねじ機構１６によってＸ軸方向に移動可能となっている。第１ボールねじ機構１６は、Ｘ軸モータ１５の回転軸に連結されて回転する第１ねじ軸１７と、第１ねじ軸１７の回転にともなってＸ軸方向に移動する第１ナット部１８とを備え、Ｘ軸移動部材１４は第１ナット部１８に固定されている。
【００１７】
また、ＸＹ移動機構１１は、Ｘ軸移動部材１４上に固定されたＹ軸方向に延びるＹ軸レール１９と、Ｙ軸レール１９に沿って移動自在に設けられたＹ軸スライド部材２０と、Ｙ軸スライド部材２０の上面に固定された平板状のＹ軸移動部材２１とを備えている。Ｙ軸移動部材２１は、Ｙ軸モータ２２に連結された第２ボールねじ機構２４によってＹ軸方向に移動可能となっている。第２ボールねじ機構２４は、Ｙ軸モータ２２の回転軸にベルト２３を介して連結されて回転する第２ねじ軸２５と、第２ねじ軸２５の回転にともなってＹ軸方向に移動する第２ナット部２６とを備え、Ｙ軸移動部材２１は第２ナット部２６に固定されている。
【００１８】
次に、台座３０は、長方形板状に形成され、試験片Ｓをその上面に複数の固定部材３４によって固定するようになっている。台座３０は、テーブル１０に対してやや上方に浮いた状態で配置され、台座回転機構３１の台座回転モータ３２により矢印θで示す回転方向に回転するようになっている。
そして、スクラッチ装置本体４０は、台座３０上に固定された試験片Ｓの金属素地表面に達する切り疵ＣＬを罫書くカッターナイフＣＮを保持するカッターナイフ保持手段５０と、カッターナイフ保持手段５０を上下方向であるＺ軸方向に昇降させるとともにカッターナイフＣＮの先端角部が試験片Ｓに接触した際にカッターナイフＣＮの先端角部に所定の荷重を付与する昇降及び荷重付与手段８０とを備えている。
【００１９】
ここで、昇降及び荷重付与手段８０は、図２及び図３に示すように、基体部８１に対し上下方向に移動自在に支持されるとともに位置制御機構９０により上下方向の位置が制御される位置制御スライダ８３と、位置制御スライダ８３に対し上下方向に移動自在且つ自重により下降するように支持されるとともに、カッターナイフ保持手段５０を固定した自由移動スライダ８５とを備えている。
基体部８１は、図３に示すように、ＸＹ移動機構１１のＹ軸移動部材２１の上面に固定され、基体部８１の一側主面（図３における右側の主面）には、上下方向であるＺ軸方向に延びる一対の第１レール８２が設けられている。
【００２０】
そして、位置制御スライダ８３は、図２及び図３に示すように、Ｘ軸方向に所定間隔離れた一対の第１板材８３ｂ、８３ｃと、Ｙ軸方向に所定間隔離れ、一対の第１板材８３ｂ、８３ｃの両端間を連結する一対の第２板材８３ｄ、８３ｅとを備えている。位置制御スライダ８３の一方の第２板材８３ｄには、基体部８１に設けられた第１レール８２に沿って上下移動自在に支持される一対の第１スライド部材８３ｆが設けられている。また、位置制御スライダ８３の他方の第２板材８３ｅには、後述の連結部材８６を挿通するとともに連結部材８６の上下方向の移動を規制する開口８３ａが設けられている。また、他方の第２板材８３ｅの一側主面（図３における右側の主面）には、上下方向であるＺ軸方向に延びる一対の第２レール８４が設けられている。
【００２１】
また、位置制御スライダ８３の上下方向の位置を制御する位置制御機構９０は、昇降モータ９１と、昇降モータ９１の回転軸にベルト９２を介して連結されて回転するねじ軸９３と、ねじ軸９３の回転にともなって上下方向に移動するナット部９４とを備えている。位置制御スライダ８３は、ナット部９４に固定されている。
【００２２】
また、自由移動スライダ８５は、図２及び図３に示すように、長方形板状に形成され、一側主面（図３における左側の主面）には、位置制御スライダ８３に設けられた第２レール８４に沿って上下移動自在に支持される一対の第２スライド部材８５ａが設けられている。また、自由移動スライダ８５の一対の第２スライド部材８５ａ間には、図２及び図３に示すように、板状の連結部材８６が固定されている。連結部材８６は、図３に示すように、位置制御スライダ８３の開口８３ａを挿通して位置制御スライダ８３の内部に入り込み、その端部には、後述する荷重調整機構８７のエアシリンダ８８のピストンロッド８８ａが連結されている。自由移動スライダ８５は、自重により下降するよう構成される。そして、自由移動スライダ８５の他側主面（図３における右側の主面）には、カッターナイフ保持手段５０の基板部５１が固定されている。
【００２３】
また、昇降及び荷重付与手段８０は、図２及び図３に示すように、自由移動スライダ８５に連結され、カッターナイフＣＮの先端へ重力方向と逆向き（上方向）あるいは重力方向（下方向）の荷重を付与して、カッターナイフＣＮの先端角部が試験片Ｓに接触した際にカッターナイフＣＮの先端角部にかかる自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０の自重による荷重を調整してカッターナイフＣＮの先端角部に所定の荷重を付与する荷重調整機構８７を備えている。この荷重調整機構８７は、連結部材８６にピストンロッド８８ａが連結されてカッターナイフＣＮの先端角部へ重力方向と逆向き（上方向）あるいは重力方向（下方向）の荷重を付与するエアシリンダ８８と、エアシリンダ８８のエア圧を制御する電空レギュレータ８９（図６参照）とを備えている。エアシリンダ８８は、位置制御スライダ８３の第２板材８３ｅに固定されるとともに電空レギュレータ８９に接続されている。電空レギュレータ８９は、後述する制御部１３０（図６参照）に電気的に接続されている。
【００２４】
次に、カッターナイフ保持手段５０は、図４に示されており、自由移動スライダ８５に固定された基板部５１を備えている。基板部５１は、略長方形状を有するが、図１に示すように、その長手方向が上下方向であるＺ軸方向及びＸ軸方向に対して傾斜するように自由移動スライダ８５に固定される。
そして、カッターナイフ保持手段５０は、カッターナイフＣＮの刃元を保持するとともにカッターナイフＣＮをカッターナイフＣＮが延びる方向（図４において矢印ａ１，ａ２で示す方向）に進退させるカッター進退機構６０と、カッターナイフＣＮの先端近傍を刃の板厚方向（図４において矢印ｂ１，ｂ２で示す方向）から把持するカッター刃把持機構７０とを備えている。
【００２５】
カッター進退機構６０は、図４及び図５に示すように、基板部５１に固定されたねじ軸支持部６１と、ねじ軸支持部６１に回転可能に支持されるねじ軸６４と、ねじ軸６４をベルト６３を介して回転させるカッターナイフ進退モータ６２と、ねじ軸６４の回転にともなってカッターナイフＣＮが延びる方向（図４において矢印ａ１，ａ２で示す方向）に進退するナット部６５と、ナット部６５に固定されたカッターナイフ保持基台６６と、カッターナイフ保持基台６６に取付けボルト６８により取り付けられ、カッターナイフＣの刃元をカッターナイフ保持基台６６と挟み込む形で保持するカッターナイフ保持板６７とを備えている。
【００２６】
カッターナイフＣＮは、矢印ａ１，ａ２で示す方向に延びるとともに進退するが、その矢印ａ１，ａ２で示す方向は、上下方向であるＺ軸方向及びＸ軸方向に対して傾斜し、カッターナイフＣＮの先端は傾斜した状態で試験片Ｓに接触する。
このカッター進退機構６０は、カッターナイフＣＮの先端によって試験片Ｓを罫書いた後に、カッターナイフＣＮの先端を矢印ａ１で示す方向に所定距離送り出し、その後、後述する刃先折機構１００によってカッターナイフＣＮの先端を折った後、新たなカッターナイフＣＮの先端を矢印ａ１で示す方向に所定距離送り出すものである。
【００２７】
また、カッター刃把持機構７０は、図４に示すように、基板部５１のカッターナイフＣＮの先端側に固定され、カッター刃把持シリンダ７１を収容するシリンダ収容部７２と、基板部５１のカッターナイフＣＮの先端側であってシリンダ収容部７２の下方に固定された、カッターナイフＣＮの先端近傍を受けるカッター刃受け部材７６とを備えている。カッター刃把持シリンダ７１は、エアシリンダで構成される。カッターナイフ刃受け部材７６は、基板部５１に固定されて矢印ｂ１で示すカッターナイフＣＮの刃の板厚方向に突出する固定部７６ａと、固定部７６ａから矢印ｂ１で示す方向と直交する下方に延びる刃受け部７６ｂとを備えている。カッターナイフＣＮの先端近傍の側面は刃受け部７６ｂによって受けられる。
【００２８】
また、カッター刃把持機構７０は、シリンダ収容部７２の刃先側先端面に設けられたレール７３と、レール７３に沿ってカッターナイフＣＮの刃の板厚方向に移動可能なスライド部材７４と、スライド部材７４に固定され、カッター刃把持シリンダ７１により駆動されてスライド部材７４とともにカッターナイフＣＮの刃の板厚方向に移動し、カッター刃受け部材７６との間でカッターナイフＣＮの先端近傍を把持するとともにその把持を解除するカッター刃把持部材７５とを備えている。カッター刃把持部材７５は、スライド部材７４に固定されるとともにカッター刃把持シリンダ７１に連結された本体部７５ａと、本体部７５ａから矢印ｂ１で示す方向と直交する下方に延び、刃受け部７６ｂとともにカッターナイフＣＮの先端近傍を把持する刃把持部７５ｂとを備えている。カッターナイフＣＮの先端近傍を把持した刃把持部７５ｂの先端側の角部７５ｃについては、後述する刃先折機構１００によってカッターナイフＣＮの先端を折る際に、その先端が角部７５ｃの稜線に沿って折られるようになっている。
【００２９】
また、刃先折機構１００は、カッターナイフ保持手段５０に保持されたカッターナイフＣＮの先端を折るものであり、図１及び図５に示すように、テーブル１０の上面に基台部１０１が立設されている。
そして、基台部１０１上には平板部材１０２が固定され、その平板部材１０２上には、回転板部材１０４が平板部材１０２のＸ軸方向中央部側端部に設けられた支軸１０３を中心に回転可能に軸支されている。支軸１０３の延びる方向は、刃把持部７５ｂの角部７５ｃの稜線が延びる方向と平行である。
【００３０】
また、図６に示すように、回転板部材１０４のＹ軸方向端部側（図６における上側）には、連結棒１０７ｂが回転可能に連結され、その連結棒１０７ｂには、回転板部材１０４を回転させる刃先折シリンダ１０７のピストンロッド１０７ａが固定されている。刃先折シリンダ１０７は、エアシリンダで構成される。
【００３１】
また、回転板部材１０４の上面であってＸ軸方向中央部側端部には、図７に示すように、互いの間に隙間δを形成してカッターナイフＣの刃先ＣＴを受入れて当該刃先ＣＴを折るための一対の刃折部１０５、１０６が固定されている。一方の刃折部１０５は、回転板部材１０４に固定される固定部１０５ａと、固定部１０５ａから立ち上がり隙間δを形成する隙間形成部１０５ｂとを備えている。また、他方の刃折部１０６は、回転板部材１０４に固定される固定部１０６ａと、固定部１０６ａから立ち上がり隙間δを形成する隙間形成部１０６ｂとを備えている。なお、隙間δは、カッターナイフＣＮの先端を受け入れ可能な寸法を有すればよい。
【００３２】
また、回転板部材１０４の上面であって一対の刃折部１０５、１０６のＸ軸方向端部側には、一対の刃折部１０５、１０６によって折られたカッターナイフＣＮの刃が収容される刃収容部１０８が設けられている。
そして、図８には、図１に示すスクラッチ装置の制御系の構成を示すブロック図が示されており、スクラッチ装置１は、入力部１１０と、入力部１１０に接続された荷重設定装置としての荷重設定部１２０と、荷重設定部１２０に接続された制御部１３０とを備えている。入力部１１０はキーボード、荷重設定部１２０及び制御部１３０は演算処理機能を有するコンピュータにより構成される。
【００３３】
ここで、入力部１１０には、試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、及びカッターナイフＣＮの形状を含む情報（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３を含む情報）が入力される。
【００３４】
そして、荷重設定部１２０は、カッターナイフＣＮで試験片Ｓの金属素地に所定の切込み深さｈの切り疵ＣＬを罫書く際に、その切込み深さｈを得るための試験片Ｓに対するカッターナイフＣＭの切込み荷重をコンピュータを用いて設定するものであり、図９に示すように、取得部１２１、演算部１２２、設定部１２３及び出力部１２４を備えている。
取得部１２１は、入力部１１０から試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、及びカッターナイフＣＮの形状を含む情報（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３を含む情報）を取得する。そして、取得部１２１は、取得した情報を演算部１２２に送出する。
【００３５】
ここで、カッターナイフの形状は、カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３によってあらわされ、それぞれについて、図１５（ａ），（ｂ）及び図１７を参照して説明する。
カッターナイフＣＮの刃角度θは、図１６（ａ）に示すように、カッターナイフＣＮの刃先ＣＴがなす線とカッターナイフＣＮの先端の傾斜面とのなす角度である。また、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２は、図１６（ｂ）に示すように、カッターナイフＣＮの刃部の根元からカッターナイフＣＮの刃先ＣＴにいたるまでの刃部傾斜面ＣＴＳが中心線ＣＬｉｎｅに対して傾斜する角度である。更に、カッターナイフＣＮの切込み角度θ３は、図１７に示すように、カッターナイフＣＮが試験片（供試材ＳＡ、ＳＢ）に対して切り込む際における刃先ＣＴの線が試験片の表面に対して傾斜する角度である。
【００３６】
そして、演算部１２２は、取得部１２１から取得した切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及びカッターナイフＣＮの形状（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３）に基いて、カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを下記（１）式により算出する。そして、演算部１２２は、算出したカッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆの情報の他に取得部１２１から取得した罫書きパターンなどの他の情報を設定部１２３に出力する。
Ｆ＝ｋ×ｈ２×Ｈｖ／ａ  ……（１）
【００３７】
ここで、ｋは定数、ｈ２／ａは切込み時のカッターナイフと金属素地の接触面積である。
また、ａは次の（２）式及び（３）式によって表される。
【数１】
2019086494.tif 000003
θ１＝θ＋θ３＋９０  ……（３）
【００３８】
このように、カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを、取得部１２１から取得した切り疵ＣＬの、試験片の金属素地表面からの切込み深さｈ、試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及びカッターナイフＣＮの形状（カッターナイフの刃角度θ、カッターナイフの刃先端角度θ２、及びカッターナイフの切込み角度θ３）に基いて、前述の（１）式、（２）式及び（３）式により算出する理由については後述する。
【００３９】
また、設定部１２３は、演算部１２２で算出されたカッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重に設定するとともに、設定したカッターナイフの切込み荷重の情報の他に演算部１２２から入力した罫書きパターンなどの他の情報を出力部１２４に出力する。
更に、出力部１２４は、設定部１２３で設定された試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重、試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、及び罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）を制御部１３０に出力する。
【００４０】
次に、制御部１３０は、荷重設定部１２０に接続されるとともに、ＸＹ移動機構１１のＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２２、台座回転機構３１の台座回転モータ３２、カッター進退機構６０のカッターナイフ進退モータ６２、カッター刃把持機構７０のカッター刃把持シリンダ７１、荷重調整機構８７の電空レギュレータ８９、位置制御機構９０の昇降モータ９１、及び刃先折機構１００の刃先折シリンダ１０７に接続されている。
【００４１】
そして、制御部１３０は、荷重設定部１２０から出力された情報に基づいて、ＸＹ移動機構１１のＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２２、台座回転機構３１の台座回転モータ３２、カッター進退機構６０のカッターナイフ進退モータ６２、カッター刃把持機構７０のカッター刃把持シリンダ７１、荷重調整機構８７の電空レギュレータ８９、位置制御機構９０の昇降モータ９１、及び刃先折機構１００の刃先折シリンダ１０７を制御する。
【００４２】
ここで、制御部１３０による荷重調整機構８７の電空レギュレータ８９の制御について述べると、荷重設定部１２０からカッターナイフＣＮの切込み荷重が入力されると、その切込み荷重に基づいてエアシリンダ８８がカッターナイフＣＮの先端角部に付与する重力方向と逆向き（上方向）あるいは重力方向（下方向）の荷重及びその荷重に対応するエアシリンダ８８のエア圧及びピストンロッド８８ａの移動方向を算出し、その算出されたエア圧に対応する電気信号を電空レギュレータ８９に送出する。電空レギュレータ８９は、その電気信号に基づいてエアシリンダ８８のエア圧を制御し、これによりエアシリンダ８８によってカッターナイフＣＮの先端角部に重力方向と逆向き（上方向）あるいは重力方向（下方向）の荷重が付与される。これにより、カッターナイフＣＮの先端角部が試験片Ｓに接触した際にカッターナイフＣＮの先端角部にかかる自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０の自重による荷重が調整され、カッターナイフＣＮの先端角部に前述の切込み荷重が付与される。
【００４３】
具体的に述べると、昇降モータ９１の駆動によってベルト９２を介してねじ軸９３が回転し、ねじ軸９３の回転にともなってナット部９４が下降し、位置制御スライダ８３が下降する位置制御スライダ８３が下降すると、自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０も下降し、カッターナイフＣＮの先端角部が台座３０上の試験片Ｓに接触する。この際に、カッターナイフＣＮの先端角部には自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０の自重による荷重が作用する。この荷重が例えば１．２ｋｇであったとする。一方、カッターナイフＣＮの先端角部に付与すべき切込みが、例えば、０．５ｋｇであったとする。この場合には、０．７ｋｇだけカッターナイフＣＮの先端角部に余計に荷重がかかっていることになるので、０．７ｋｇだけカッターナイフＣＮの先端角部にかかる荷重を減じなければならない。
【００４４】
この際に、荷重設定部１２０からカッターナイフＣＮの先端角部に付与する切込み荷重が０．５ｋｇとして入力される。すると、制御部１３０は、その切込み荷重０．５ｋｇに基づいてエアシリンダ８８がカッターナイフＣＮの先端角部に付与する重力方向と逆向き（上方向）の荷重０．７ｋｇ及びその荷重０．７ｋｇに対応するエアシリンダ８８のエア圧を算出し、その算出されたエア圧に対応する電気信号を電空レギュレータ８９に送出する。電空レギュレータ８９は、その電気信号に基づいてエアシリンダ８８のエア圧を制御し、これによりエアシリンダ８８によってカッターナイフＣＮの先端角部に重力方向と逆向き（上方向）の荷重０．７が付与されて、カッターナイフＣＮの先端角部が試験片Ｓに接触した際にカッターナイフＣＮの先端角部にかかる自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０による自重による荷重１．２ｋｇを調整し、カッターナイフＣＮの先端角部に荷重０．５ｋｇが付与される。
【００４５】
次に、スクラッチ装置１によって試験片Ｓの表面に金属素地面に達する切り疵を罫書く方法について説明する。
先ず、作業者が試験片Ｓを台座３０上に固定部材３４によって固定する。
その後、作業者が入力部１１０に、試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、及びカッターナイフＣＮの情報（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３を含む情報）を入力し、罫書き作業のスタート信号を入力する。すると、図１０に示す荷重設定部１２０の処理フローが開始される。
【００４６】
荷重設定部１２０の取得部１２１は、先ず、ステップＳ１０１にて、試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、及びカッターナイフＣＮの形状を含む情報（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３を含む情報）を入力部１１０から取得する。
【００４７】
次いで、荷重設定部１２０の演算部１２２は、ステップＳ１０２にて、取得部１２１から取得した切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及びカッターナイフＣＮの形状（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３）に基いて、カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを前述の（１）式、（２）式及び（３）式により算出する。また、荷重設定部１２０の演算部１２２は、算出したカッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆの情報の他に取得部１２１から取得した罫書きパターンなどの他の情報を設定部１２３に出力する。
【００４８】
そして、荷重設定部１２０の設定部１２３は、ステップＳ１０３にて、演算部１２２で算出されたカッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重に設定するとともに、設定したカッターナイフの切込み荷重の情報の他に演算部１２２から入力した罫書きパターンなどの他の情報を出力部１２４に出力する。
これにより、荷重設定部１２０は、カッターナイフＣＮで試験片Ｓの金属素地に所定の切込み深さの切り疵ＣＬを罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重を適切に設定することができる。
【００４９】
最後に、荷重設定部１２０の出力部１２４は、ステップＳ１０４にて、設定された試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重、試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）、及び罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）を制御部１３０に出力する。
次に、制御部１３０は、図１１に示すように、ステップＳ２０１において、荷重設定部１２０から出力された試験片Ｓの情報（試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖを含む材質、サイズ）及び罫書きパターン（クロスカット、碁盤の目カット等）から試験片Ｓにおける罫書き開始位置から罫書き終了位置を算出する。
【００５０】
次いで、制御部１３０は、ステップＳ２０２において、予め記憶されている自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０の自重と、荷重設定部１２０から出力されたカッターナイフＣＮの先端角部に付与する切込み荷重とに基づいて、エアシリンダ８８のエア圧及びピストンロッド８８ａの移動方向を算出する。この際に、制御部１３０は、予め記憶されている自由移動スライダ８５及びカッターナイフ保持手段５０の自重と、カッターナイフＣＮの先端角部に付与する切込み荷重とに基づいて、エアシリンダ８８がカッターナイフＣＮの先端角部に付与する重力方向と逆向き（上方向）あるいは重力方向の荷重を算出し、その荷重に対応するエアシリンダ８８のエア圧を算出する。
【００５１】
次に、制御部１３０は、ステップＳ２０３において、スクラッチ装置本体４０をＸＹ移動機構１１のＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２２及び位置制御機構９０の昇降モータ９１を制御して初期位置へ移動させる。
次いで、制御部１３０は、ステップＳ２０４において、罫書きを実行する。この際に、制御部１３０は、ステップＳＢ０１で算出された試験片Ｓにおける罫書き開始位置から罫書き終了位置までの罫書きラインの位置に基づいて、ＸＹ移動機構１１のＸ軸モータ１５及びＹ軸モータ２２、台座回転機構３１の台座回転モータ３２、及び位置制御機構９０の昇降モータ９１を制御して、カッターナイフＣＮの先端角部のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を制御して罫書く。このとき、制御部１３０は、ステップＳ２０２で算出されたエアシリンダ８８のエア圧に基づいて電空レギュレータ８９を介してエアシリンダ８８のエア圧を制御し、カッターナイフＣＮの先端角部に付与する荷重が荷重設定部１２０から出力された切込み荷重となるようにし、このカッターナイフＣＮの切込み荷重により、カッターナイフＣＮを試験片Ｓに対して切り込む。これにより、試験片Ｓには、金属素地表面からの切込み深さがｈの切り疵ＣＬが罫書かれる。
【００５２】
そして、制御部１３０は、ステップＳ２０４における罫書き作業が終了したら、ステップＳ２０５において、ＸＹ移動機構１１、位置制御機構９０、カッター進退機構６０、カッター刃把持機構７０及び刃先折機構１００を制御して刃折りを実行する。
そして、制御部１３０は、ステップＳ２０５における刃折作業が完了したら、ステップＳ２０６において、ＸＹ移動機構１１、位置制御機構９０、カッター進退機構６０、及びカッター刃把持機構７０を制御して刃送りを実行する。
【００５３】
その後、制御部１３０は、ステップＳ２０６における刃送りが完了したら、ステップＳ２０７において、ＸＹ移動機構１１及び位置制御機構９０を制御して、スクラッチ装置本体４０を初期位置へ移動させる。
これにより、制御部１３０の一連の制御は終了し、試験片Ｓの表面に金属素地に達する切り疵を罫書く作業が終了する。
【００５４】
次に、カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを前述の（１）式、（２）式及び（３）式により算出するようにした理由について説明する。
先ず、本発明者らは、図１に示すスクラッチ装置１を用いて、切込み荷重を変化させて供試材ＳＡ、ＳＢ（図１２参照）に対して切り疵ＣＬを罫書き、切り疵ＣＬの、供試材ＳＡ、ＳＢの金属素地ｍ（図１３参照）表面からの切込み深さに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重の影響について調査した。
【００５５】
この調査に使用した供試材ＳＡ、ＳＢは、幅７０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのりん酸亜鉛処理・電着塗装（１５μｍ）を施した軟鋼（冷延鋼板）である。
また、使用するカッターナイフＣＮは、図１６に示され、折れ刃式カッターナイフで、長さＬが８０ｍｍ、幅ｗが９ｍｍ、カッターナイフＣＮの刃角度θが５８°及びカッターナイフＣＮの刃先端角度θ２が２２°±２°である。
【００５６】
このカッターナイフＣＮをカッターナイフ保持手段５０に保持し、カッターナイフＣＮの切込み角度θ３（図１７参照）を４５°として供試材ＳＡ、ＳＢの表面に切り疵ＣＬを罫書いた。切り疵ＣＬは、カッターナイフＣＮの切込み荷重を２００〜２１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて合計２０本罫書かれ、各切り疵ＣＬの長さは直線状で６０ｍｍである。
【００５７】
図１２には、カッターナイフＣＮによる切込み荷重を２００〜２１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて供試材ＳＡ，ＳＢに対して切り疵ＣＬを罫書いた状態が示され、（ａ）は切込み荷重を２００〜１１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて供試材ＳＡの表面に切り疵をＣＬを罫書いた状態、（ｂ）は切込み荷重を１２００〜２１００ｇに変化させて供試材ＳＢの表面に切り疵ＣＬを罫書いた状態が示されている。
また、図１３には、図１２に示す供試材ＳＡ、ＳＢの一部の断面を光学顕微鏡で観察した状態が示されている。
【００５８】
更に、図１４には、図１２（ａ）に示す供試材ＳＡにおいて切込み荷重２００ｇ、５００ｇ、１０００ｇのときの切り疵ＣＬを切込み方向に沿って３箇所（始端、中央、終端）で切断した断面を光学顕微鏡で観察した状態が示されている。図１３及び図１４において、符号ｐは電着塗装である。
また、図１５には、カッターナイフＣＮの切込み荷重を２００〜２１００ｇの間で１００ｇピッチで変化させて供試材ＳＡ，ＳＢに対して切り疵ＣＬを罫書いたときの、カッターナイフＣＮの切込み荷重と、切り疵ＣＬの、供試材ＳＡ、ＳＢの金属素地ｍ表面からの切込み深さとの関係が示されている。
【００５９】
図１５を参照すると、カッターナイフＣＮの切込み荷重が増加すると、切り疵ＣＬの切込み深さが大きくなることがわかる。また、図１４を参照すると、切り疵ＣＬの切込み方向に対し始端、中央、終端の３箇所で切断した場合、同荷重であれば始端、中央、終端の３箇所での切り疵ＣＬの切込み深さがほぼ同等であることがわかる。これは、カッターナイフＣＮに荷重をかけて供試材ＳＡ、ＳＢに押し付けた際に、切り疵ＣＬの切込み深さが決定されることを示唆している。このことから、本発明者らは、切り疵ＣＬの、供試材ＳＡ、ＳＢの金属素地ｍ表面からの切込み深さに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重の算出においても、ビッカース硬さ試験の考え方が適用可能であると考えた。
【００６０】
ビッカース硬さは、正四角すいのダイヤモンド圧子を所定の試験力で試料（試験片）の表面に押し込んだときに、その試験力を、底面が正方形で頂点の角度が圧子と同じ正四角すいであると仮定したくぼみの表面積で除して得られる値に比例するものである。
即ち、ビッカース硬さ（Ｈｖ）は次の（４）式で表される。
Ｈｖ＝Ｆ／Ｓ  ……（４）
ここで、Ｆは試験力を表す荷重（ｋｇ）、Ｓはくぼみの表面積を表す圧子の接触面積である。
【００６１】
この（４）式を、切り疵ＣＬの切込み深さに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重の算出に適用するに際し、Ｈｖは供試材ＳＡ、ＳＢの金属素地のビッカース硬さ、ＦはカッターナイフＣＮの切込み荷重、ＳはカッターナイフＣＮによって供試材ＳＡ、ＳＢの表面から凹む圧痕に対するカッターナイフＣＮの接触面積とすることができる。
図１７には、カッターナイフＣＮの先端角部ＣＴ１が供試材ＳＡ、ＳＢにＣ点で接触するときの模式図が示され、図１８には、カッターナイフＣＮの先端角部ＣＴ１が供試材ＳＡ、ＳＢにＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’（図１９参照）まで切り込まれたときの供試材ＳＡ、ＳＢに形成される圧痕を平面から見た模式図が示されている。
【００６２】
また、図１９には、カッターナイフＣＮの先端角部ＣＴ１が供試材ＳＡ、ＳＢにＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’まで切り込まれたときの供試材ＳＡ、ＳＢに形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の一部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｃ’で囲まれる部分）を立体的に変換した模式図が示されている。
更に、図２０には、カッターナイフＣＮの先端角部ＣＴ１が供試材ＳＡ、ＳＢにＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’まで切り込まれたときの供試材ＳＡ、ＳＢに形成される圧痕を平面から見た模式図及び当該模式図における圧痕の他の部分（Ｂ、Ｄ、Ｃ、Ｃ’で囲まれる部分）を立体的に変換した模式図が示されている。
【００６３】
図１７及び図１８に示すように、カッターナイフＣＮの先端角部ＣＴ１が供試材ＳＡ、ＳＢにＣ点で接触し、更に所定位置Ｃ’（図１８参照）まで切り込まれると、略菱形に凹む圧痕が供試材ＳＡ、ＳＢの表面に形成される。
このときの、カッターナイフＣＮによって供試材ＳＡ、ＳＢの表面から凹む圧痕に対するカッターナイフＣＮの接触面積Ｓは、次の（５）式のように表せる。
Ｓ＝２Ｓ１＋２Ｓ２  ……（５）
【００６４】
ここで、Ｓ１はカッターナイフＣＮのＡ、Ｂ、Ｃ’で囲まれる圧痕に対する接触面積、Ｓ２はカッターナイフＣＮのＢ、Ｄ、Ｃ’で囲まれる圧痕に対する接触面積である。
また、Ｓ１＝１／２・ｘ・ｙ・ｓｉｎθ４  …（６）
ここで、図１９に示すように、ｘは辺ＡＣ’の長さ、ｙは辺ＢＣ’の長さ、θ４は辺ＡＣ’と辺ＢＣ’とがなす角度である。
【００６５】
更に、ｘ＝ｈ／ｃｏｓθ１  ……（７）
ｙ＝ｈ／ｃｏｓθ２  ……（８）
ここで、ｈは辺ＣＣ’の長さでカッターナイフＣＮの切込み深さ、θ１は辺ＡＣ’と辺ＣＣ’とがなす角度、θ２は辺ＢＣ’と辺ＣＣ’とがなす角度でカッターナイフＣＮの刃先端角度（図１６（ｂ）参照）である。
【００６６】
また、Ｓｉｎθ４は次の（９）式で表せる。
【数２】
2019086494.tif 000004
【００６７】
従って、（６）式〜（９）式を整理すると、Ｓ１は次の（１０）式及び（１１）式のように表せる。
【数３】
2019086494.tif 000005
【数４】
2019086494.tif 000006
一方、Ｓ２＝１／２・ｚ・ｙ・ｓｉｎθ５  …（１２）
【００６８】
ここで、図２０に示すように、ｚは辺ＤＣ’の長さ、ｙは辺ＢＣ’の長さ、θ５は辺ＤＣ’と辺ＢＣ’とがなす角度である。
更に、ｚ＝ｈ／ｃｏｓθ３  ……（１３）
ｙ＝ｈ／ｃｏｓθ２  ……（１４）
ここで、ｈは辺ＣＣ’の長さでカッターナイフＣＮの切込み深さ、θ３は辺ＤＣ’と辺ＣＣ’とがなす角度でカッターナイフＣＮの切込み角度（図１７参照）、θ２は辺ＢＣ’と辺ＣＣ’とがなす角度でカッターナイフＣＮの刃先端角度（図１６（ｂ）参照）である。
【００６９】
また、Ｓｉｎθ５は次の（１５）式で表せる。
【数５】
2019086494.tif 000007
【００７０】
従って、（１２）式〜（１５）式を整理すると、Ｓ２は次の（１６）式及び（１７）式のように表せる。
【数６】
2019086494.tif 000008
【００７１】
【数７】
2019086494.tif 000009
【００７２】
そして、（４）式、（５）式、（１１）式及び（１７）式からｈ２で整理すると、ｈ２は次の（１８）式で表せる。
【数８】
2019086494.tif 000010
【００７３】
この（１８）式からカッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを求めると、この切込み荷重Ｆは、前述の（１）式、（２）式及び（３）式のように求められる。（１）式の定数ｋは装置による差を調整する定数で、ｋは１かそれに近い値である。
カッターナイフＣＮの切込み荷重Ｆを、カッターナイフＣＮの切込み深さｈ、供試材ＳＡ，ＳＢの鋼板下地のビッカース硬度Ｈｖ（９２．６Ｈｖ）、カッターナイフＣＮの刃角度θを５８°、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２を２２°±２°、カッターナイフＣＮの切込み角度θ３を４５°として前述の（１）式、（２）式及び（３）式に基いて算出し、定数ｋ＝１とし、その切込み荷重の計算値を、図１５に示すグラフにプロットした。これを図２１に示す。
【００７４】
図２１を参照すると、カッターナイフＣＮの切込み荷重の実測値と計算値とがほぼ一致していることがわかる。このため、カッターナイフの切込み荷重Ｆを、切り疵ＣＬの、試験片Ｓの金属素地表面からの切込み深さｈ、試験片Ｓの金属素地のビッカース硬度Ｈｖ、及びカッターナイフＣＮの形状（カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３）に基いて、前述の（１）式、（２）式及び（３）式により算出することが適切であることがわかる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、荷重設定部（荷重設定装置）１２０は、カッターナイフＣＮで試験片Ｓの金属素地に所定の切込み深さの切り疵ＣＬを罫書く際に、その切込み深さを得るための試験片Ｓに対するカッターナイフＣＮの切込み荷重を設定するものであり、スクラッチ装置に用いる場合、図１乃至図１１に示したスクラッチ装置１に限らず、他のスクラッチ装置に用いてもよい。
【００７６】
また、荷重設定部（荷重設定装置）１２０は、スクラッチ装置以外の、例えば、鉛筆硬度試験機の鉛筆をカッターナイフに置き換えた装置に用いてもよい。
また、カッターナイフＣＮの形状は、カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３である
として説明したが、それら以外のカッターナイフＣＮの形状を特定する因子であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  スクラッチ装置
１０  テーブル
１１  ＸＹ移動機構
３０  台座
３１  台座回転機構
５０  カッターナイフ保持手段
６０  カッター進退機構
７０  カッター刃把持機構
８０  昇降及び荷重付与手段
８１  基体部
８３  位置制御スライダ
８５  自由移動スライダ
８７  荷重調整機構
９０  位置制御機構
１００  刃先折機構
１１０  入力部
１２０  荷重設定部（荷重設定装置）
１２１  取得部
１２２  演算部
１２３  設定部
１２４  出力部
１３０  制御部
ＣＮ  カッターナイフ
ＣＬ  切り疵
Ｓ  試験片
【図１】
2019086494.tif 000011
【図２】
2019086494.tif 000012
【図３】
2019086494.tif 000013
【図４】
2019086494.tif 000014
【図５】
2019086494.tif 000015
【図６】
2019086494.tif 000016
【図７】
2019086494.tif 000017
【図８】
2019086494.tif 000018
【図９】
2019086494.tif 000019
【図１０】
2019086494.tif 000020
【図１１】
2019086494.tif 000021
【図１２】
2019086494.tif 000022
【図１３】
2019086494.tif 000023
【図１４】
2019086494.tif 000024
【図１５】
2019086494.tif 000025
【図１６】
2019086494.tif 000026
【図１７】
2019086494.tif 000027
【図１８】
2019086494.tif 000028
【図１９】
2019086494.tif 000029
【図２０】
2019086494.tif 000030
【図２１】
2019086494.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月9日(2018.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ここで、カッターナイフの形状は、カッターナイフＣＮの刃角度θ、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２、及びカッターナイフＣＮの切込み角度θ３によってあらわされ、それぞれについて、図１６（ａ），（ｂ）及び図１７を参照して説明する。
カッターナイフＣＮの刃角度θは、図１６（ａ）に示すように、カッターナイフＣＮの刃先ＣＴがなす線とカッターナイフＣＮの先端の傾斜面とのなす角度である。また、カッターナイフＣＮの刃先端角度θ２は、図１６（ｂ）に示すように、カッターナイフＣＮの刃部の根元からカッターナイフＣＮの刃先ＣＴにいたるまでの刃部傾斜面ＣＴＳが中心線ＣＬｉｎｅに対して傾斜する角度である。更に、カッターナイフＣＮの切込み角度θ３は、図１７に示すように、カッターナイフＣＮが試験片（供試材ＳＡ、ＳＢ）に対して切り込む際における刃先ＣＴの線が試験片の表面に対して傾斜する角度である。