(57)【要約】      （修正有）【課題】ブリネル硬さを算出するために人為的なミスを起こす心配が無く、算出するまでの時間を大幅に短縮することができるブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置を提供する。【解決手段】筐体と、試料を設置するための基台と、試料の基台上における設置位置を決定するための試料位置決定装置と、試料にくぼみを形成するためのくぼみ形成装置と、くぼみの径を測定するための測定装置とを備え、測定装置は、試料に照射する照明装置と、試料に形成されたくぼみを撮像する撮像装置とからなり、撮像装置は、基台と所定距離を有して固定され、筐体には、基台と垂直に位置する基軸支柱と、基軸支柱に設けられた検査測定保持部とが設けられ、検査測定保持部は、基軸支柱を中心軸として回転及び上下動が可能であり、検査測定保持部には、試料位置決定装置と、圧子部と、照明装置が基軸支柱を中心とした同一円周上に設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
0003108385.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、試料を設置するための基台と、試料の該基台上における設置位置を決定するための試料位置決定装置と、該試料にくぼみを形成するためのくぼみ形成装置と、該くぼみの径を測定するための測定装置とを備えた試料の硬さを自動測定する自動ブリネル硬さ試験装置であって、前記くぼみ形成装置は、球体圧子を備えた圧子部と、該圧子部に荷重を加える荷重装置とからなり、前記測定装置は、前記試料に照射する照明装置と、前記試料に形成されたくぼみを撮像する撮像装置とからなり、該撮像装置は、前記基台と所定距離を有して固定され、前記筐体には、前記基台と垂直に位置する基軸支柱と、該基軸支柱に設けられた検査測定保持部とが設けられ、該検査測定保持部は、前記基軸支柱を中心軸として回転及び上下動が可能であり、該検査測定保持部には、前記試料位置決定装置と、前記圧子部と、前記照明装置が該基軸支柱を中心とした同一円周上に設けられていることを特徴とするブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置
【請求項２】
前記基台と直交して前記撮像装置に設けられた対物レンズの中心を通過する線は、前記試料位置決定装置と、前記圧子部と、前記照明装置が位置する前記基軸支柱を中心とした同一円周と直交することを特徴とする請求項１に記載のブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置
【請求項３】
前記荷重装置は、平行に設けられた一対の柱部材と、該柱部材を結ぶ棚板状部材とからなり、該棚板状部材には、前記圧子部と接する圧子接触部が設けられ、該棚板状部材は、該柱部材に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置。
【請求項４】
前記棚板状部材と前記圧子接触部は、前記基台と直交して前記撮像装置に設けられた対物レンズの中心を通過する線に沿って貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置。
【請求項５】
前記照明装置は、前記基台と垂直方向に移動が可能であること特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置。
【請求項６】
前記ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置は、該ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置内の一部又は全ての装置の設定、操作を行うための操作装置が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、試料に球状のくぼみを形成し、そのくぼみの直径を測定して、所定の数式に代入して求められた数値から試料の硬度を算出するブリネル硬度を測定するためのブリネル硬さ試験機に関するものであり、試験・測定・算出行程を自動的に行うブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋳物等の硬さを測定方法は複数あるが、その中でもブリネル硬さ試験機を用いてブリネル硬度を測定する方法がある。
【０００３】
ブリネル硬さの算出方法は、試料の表面に超硬合金の球体圧子を所定圧力、所定時間押しつけ、試料の表面にくぼみを形成し、くぼみの直径を測定して所定の数式に代入し、数値を算出する。
【０００４】
くぼみを形成するにはブリネル硬さ試験機が必要であり、くぼみを測定するには顕微鏡が必要であった。ブリネル硬さ試験機は、試料に負荷し圧痕をつける荷重装置を備えている。荷重装置は、槓桿式の手動のものが多かったが、近年では油圧式等の自動のものも増えている。
【０００５】
また、顕微鏡は、試料に形成されたくぼみの直径を測定するために使用するものであり、測定者の目視によってくぼみの直径を測定していた。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、手動式のブリネル硬さ試験機は、所定力値まで人手によって荷重しているため、一定速度で荷重することが困難であり、全ての試料に対して同一条件による試験が不可能である。また、人手による試験では、測定結果に誤差を生じるおそれがある。
【０００７】
また、くぼみの直径を測定するのは、測定者の目視で行われるため、完全に正確な数値を測定することが不可能であった。更に、くぼみの平均直径を算出するには、直交する二つのくぼみ直径を測定しなければならないが、この直交する二つのくぼみ直径の測定も目視で行われていた。いずれの場合も、測定者の感覚によるところが多く、正確な測定結果を得ることができず、試験結果に誤差が生じてしまうという問題を有していた。
【０００８】
また、試料にくぼみを形成する時は、所定時間荷重する必要があるが、手動式や油圧式のブリネル硬さ試験機は、測定者が荷重を加えながら時間を計っていた。つまり、測定者は荷重装置と時計の両方に注意しながら作業を行うため、操作ミスが生じやすいという問題も有していた。
【０００９】
また、従来のブリネル硬さ試験機は、くぼみ形成とくぼみ測定は、試料を別の場所に移動して行われるため、ブリネル硬度を算出するまでに時間がかかってしまうという問題が生じていた。更に、試料を移動するのが面倒であると共に、試料を落下して破損したり、形状が変化してしまうおそれがあるという問題も有していた。
【００１０】
以上のことから、ブリネル硬さを算出するために人為的なミスを起こす心配が無く、正確なブリネル硬さを算出することができ、ブリネル硬さを算出するまでの時間を大幅に短縮することができるブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置は、筐体と、試料を設置するための基台と、試料の基台上における設置位置を決定するための試料位置決定装置と、試料にくぼみを形成するためのくぼみ形成装置と、くぼみの径を測定するための測定装置とを備えた試料の硬さを自動測定するブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置であって、くぼみ形成装置は、球体圧子を備えた圧子部と、圧子部に荷重を加える荷重装置とからなり、測定装置は、試料に照射する照明装置と、試料に形成されたくぼみを撮像する撮像装置とからなり、撮像装置は、基台と所定距離を有して固定され、筐体には、基台と垂直に位置する基軸支柱と、基軸支柱に設けられた検査測定保持部とが設けられ、検査測定保持部は、基軸支柱を中心軸として回転及び上下動が可能であり、検査測定保持部には、試料位置決定装置と、圧子部と、照明装置が基軸支柱を中心とした同一円周上に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、基台と直交して撮像装置に設けられた対物レンズの中心を通過する線は、試料位置決定装置と、圧子部と、照明装置が位置する基軸支柱を中心とした同一円周と直交することを特徴とする。
【００１３】
また、荷重装置は、平行に設けられた一対の柱部材と、柱部材を結ぶ棚板状部材とからなり、棚板状部材には、圧子部と接する圧子接触部が設けられ、棚板状部材は、柱部材に沿って移動可能であっても良い。
【００１４】
また、棚板状部材と圧子接触部は、基台と直交して撮像装置に設けられた対物レンズの中心を通過する線に沿って貫通穴が設けられていても良い。
【００１５】
また、照明装置は、基台と垂直方向に移動が可能であっても良い。
【００１６】
また、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置は、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置内の一部又は全ての装置の設定、操作を行うための操作装置が設けられていても良い。
【考案の効果】
【００１７】
本考案に係る自動ブリネル試験装置は、試料を基台上に設置してからくぼみを測定してブリネル硬さを算出するまで、試料に手を触れることなく試験・測定が可能であるため、人為的ミスが生じるおそれが全く無くなり、試験結果及び測定結果に誤差が生じない。更に、くぼみの測定結果を算出するまでの時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００１８】
また、人手による試験・測定行程が無くなるため、鋳物現場等の粉塵が発生する人体に有害な環境でも、試験・測定が可能となり、製品の自動ライン化に貢献することができ、製品の製造時間の短縮・品質の向上に貢献することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２について図を参照にしながら説明する。図１は、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２を示した説明図であり、図２は、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２の内部構造を示した説明図である。なお、これらの図中で示されている種々の装置の構造、形状等は本考案を説明する便宜上のものであり、本考案を何ら限定するものではない。
【００２０】
本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２は、筐体４と、試料３６を設置するための基台６と、試料３６の基台６上における設置位置を決定するための試料３６位置決定装置１２と、試料３６にくぼみ３８を形成するためのくぼみ形成装置１４と、くぼみ３８の径を測定するための測定装置２６とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
筐体４は、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２の全体を覆う箱体であっても良いが、図示されたような棚状・格子状でも良く、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２内に設けられた各装置の形状・構造等を考慮して最適な条件を適宜設定すれば良い。具体例としては、全ての装置を金属製箱体内に収納しても良いし、棚状部材の筐体にビニールシートを被せた様な構造でも良い。
【００２２】
基台６とは、くぼみ３８を形成するために試料３６を設置するための台を指す。基台６についての材料、形状等といった種々の条件については、ブリネル硬さ試験を行うための必須の条件を満たしていれば、特に限定しない。試料を固定するための固定部を設けても良い。
【００２３】
試料位置決定装置１２は、試料３６のくぼみを形成する位置及び基台６上の試料３６の設置位置を決定するための装置である。本考案では、試料位置決定装置１２としてレーザー光線照射装置を使用している。レーザー光線照射装置を使用すると、試料３６の設置位置を決定するだけでなく、変位を測定することができるため、後述する検査測定保持部１２の高さ位置及び移動距離等を算出することができる。この試料位置決定装置１２は、レーザー光線照射装置に限らず、その他の手段・装置を使用しても良い。
【００２４】
本考案に係るくぼみ形成装置１４は、くぼみを形成するための球体圧子を備えた圧子部１６と、圧子部１６に荷重を加える荷重装置１８とからなる。球体圧子は、試料３６と接してくぼみ３８を形成する部位であり、所定の径を有する球状部材が圧子部１６の先端に設けられている。この圧子部１６は、後述する検査測定保持部１０と取り外しが可能な形状、構造を有しているのが良い。図４中では、圧子部１６として、円柱状の圧子部１６材の先端に球体圧子を設け、反対の端部に係止部材を設けている。
【００２５】
荷重装置１８は、圧子部１６に荷重を加える装置である。荷重方式としては、油圧式、ロードセルねじ駆動式等があるが、その他の方法であっても良い。本考案に係る荷重装置１８としては、ねじ駆動式を用いており、平行に設けられた一対の柱部材２０と、柱部材２０を結ぶ棚板状部材２２とからなる。また、棚板状部材２２には、圧子部１６と接する圧子接触部２４が設けられている。棚板状部材２２は、柱部材２０に沿って移動可能であり、棚板状部材２２を移動させて圧子部１６に荷重を加える仕組みになっている。また、棚板状部材２２と圧子接触部２４には、図２に示された様な貫通穴が設けられていても良い。この貫通穴は、後述するように、基台６と直交して撮像装置３０に設けられた対物レンズ３２の中心を通過する線ａに沿って設けられている。この貫通穴は、圧子部１６及び荷重装置１８の構造等に応じて設置されるものであり、必ずしも設ける必要は無い。
【００２６】
次に、本考案に係る測定装置２６は、試料３６を照射する照明装置２８と、試料３６に形成されたくぼみ３８を撮像する撮像装置３０とからなる。
【００２７】
照明装置２８は、試料３６を照射でき、撮像装置３０が試料３６に形成されたくぼみ３８を撮像する時に必要な光度を有していれば、どの様な照明装置２８を使用しても良い。また、照明装置２８の形状としては、図４に示された様なリング状のものでも良いが、その他の形状でも良い。この照明装置２８は、筐体４又はその他の部位に固定されていても良いが、基台６と垂直方向に移動可能であっても良い。照明装置２８が基台６に対して垂直方向に移動するための手段、機構、構造については、適宜設定すれば良い。
【００２８】
また、撮像装置３０としては、対物レンズ３２を備えたＣＣＤカメラを使用するのが良い。その他にも、撮像した画像を解析、画像処理が可能で有れば、どの様な手段を用いても良い。この撮像装置３０は、基台６と所定距離を有して固定されている。図中では、撮像装置３０を筐体４に棚部を設け、この棚部に固定設置しているが、撮像装置３０設置方法、固定方法については特に限定しない。
【００２９】
また、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２には、基軸支柱８と検査測定保持部１０が設けられている。基塾支柱８は基台６の垂直延長線上の位置で筐体４に固定されており、検査測定保持部１０は基軸支柱８を中心軸として回転及び上下動が可能に設けられている。この検査測定保持部１０には、試料位置決定装置１２と、圧子部１６と、照明装置２８が設けられている。これらの各装置は図４に示されてた様に、基軸支柱８を中心とした同一円周上に設けられている。図中では、各装置が９０度間隔で設けられているが、設置位置等については種々の条件を考慮して適宜設定すれば良い。また、図中では、検査測定保持部１０としてＴ字状の板部材を使用しているが、この検査測定保持部１０の形状、構造については、特に限定せず、適宜設定すれば良い。また、検査測定保持部１０が基軸支柱８に沿って上下動する仕組み、方法、構造や、基軸支柱８を中心として回転する仕組み、方法、構造についても適宜設定すれば良い。
【００３０】
また、基台６と直交して撮像装置３０に設けられた対物レンズ３２の中心を通過する線を線ａとし、試料３６位置決定装置１２と、圧子部１６と、照明装置２８が位置する基軸支柱８を中心とした同一円周を線ｂとした時、線ａと線ｂは直交するのが良い。この線ａと線ｂが直交することにより、試料３６の設置位置決定、くぼみ３８形成、くぼみ３８測定の各工程時に、試料３６の位置を動かさずに行うことができる。つまり、試料３６の設置位置決定時には、設置位置決定装置が線ａに位置し、くぼみ３８形成時には検査測定保持部１０が回転して圧子部１６が線ａに位置する。また、くぼみ３８の測定時には、検査測定保持部１０が回転して照明装置２８が線ａに位置する。
【００３１】
また、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２は、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２内の一部又は全ての装置の設定、操作を行うための操作装置３４が設けられていても良い。操作装置３４は、図１に示されたように、タッチパネル式の液晶画面が良いが、その他の形状、構造、手段でも良い。
【００３２】
また、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２には、撮像装置３０によって撮像されたくぼみ３８画像を解析してくぼみ３８の直径を測定し、ブリネル硬さを自動的に算出する演算処理部又は演算処理装置を有していても良い。この演算処理部又は演算処理装置は、自動ブリネル硬さ装置２内に設けられているその他の装置の一部であっても良いし、その他の装置とは独立して設けられていても良く、適宜設定すれば良い。
【００３３】
以上が、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２についての説明であるが、本考案の目的を逸脱しない限り、種々の条件及び設定は変更が可能である。
【００３４】
次に、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２を使用した、試料３６のブリネル硬さ算出方法について説明する。図５は、ブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２の各装置及び各部位の動作状況を示したフローチャートである。なお、このフローチャートは、動作状況の一例を示したものであり、本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置２及び各装置の動作を何ら限定するものではない。
【００３５】
最初に、検査測定保持部１０の原点位置を設定し、その位置に検査測定保持部１０を移動させる。この原点位置とは、くぼみ３８形成時、くぼみ３８測定時以外に検査測定保持部１０が待機している位置のことであり、予め設定されているか又は操作装置３４で適宜設定する。次に、基台６上に試料３６を載せ、レーザー光の照射位置と試験位置とが一致する場所に試料３６を移動させる。試料３６の設置が完了した後、操作装置３４を操作して試験を開始する。
【００３６】
試験が開始すると、検査測定保持部１０が下降し、ブリネル硬さを測定する所定条件の高さ位置で停止する。次に、検査測定保持部１０が回転し、試料３６の試験位置の垂直延長線上に圧子部１６が位置する。そして、検査測定保持部１０が下降し、圧子部１６が試料３６と接触すると、荷重装置１８が作動し、試験設定力値まで負荷をかけ続ける。所定時間が経過すると、荷重装置１８及び検査測定保持部１０が上昇し、原点位置で停止してくぼみ３８形成が完了する。
【００３７】
次に、検査測定保持部１０が回転し、試料３６のくぼみ３８形成位置の垂直延長線上に照明装置２８が位置する。そして、照明装置２８が点灯し、撮像装置３０がくぼみ３８を撮像する。撮像された画像データは、画像改正処理部によって操作装置３４のモニターに表示されると共に、ブリネル硬さが自動的に算出され表示される。
【００３８】
上記した一連の動作における、各装置の位置・動作等の設定、荷重装置１８の負荷・荷重時間といった各設定事項は、操作装置３４によって適宜設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置を示した説明図である。
【図２】本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置の内部構造を示した部分図である。
【図３】本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置を示した側面図である。
【図４】本考案に係る検査試験保持部を示した部分拡大図である。
【図５】本考案に係るブリネル硬さ標準試験機自動読み取り装置の動作状況を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４０】
２    自動ブリネル試験装置
４    筐体
６    基台
８    基軸支柱
１０  検査測定保持部
１２  試料位置決定装置
１４  くぼみ形成装置
１６  圧子部
１８  荷重装置
２０  柱状部材
２２  棚板状部材
２４  圧子接触部
２６  測定装置
２８  照明装置
３０  撮像装置
３２  対物レンズ
３４  操作装置
３６  試料
３８  くぼみ
【図１】
0003108385.tif 000003
【図２】
0003108385.tif 000004
【図３】
0003108385.tif 000005
【図４】
0003108385.tif 000006
【図５】
0003108385.tif 000007