(57)【要約】【課題】ブラスト加工の際に成品表面に形成される圧痕を利用して、この成品の硬度判定を行う硬度判定方法を提供する。【解決手段】硬度の判定を行う判定対象部の表面に所定の加工条件でブラスト加工を行って圧痕を形成して前記判定対象部の表面形状を変化させ、判定の基準となる硬度を有する基準面に対して前記判定対象部と同一の加工条件でブラスト加工を行った場合に得られる形状と、ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状とを比較し、前記基準面の形状に対する前記判定対象部の表面形状の相違の程度、例えば形成される圧痕のサイズにより、前記基準面の有する硬度に対する前記判定対象部の硬度を判定する。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬度の判定を行う判定対象部の表面に所定の加工条件でブラスト加工を行って圧痕を形成して前記判定対象部の表面形状を変化させ、
判定の基準となる硬度を有する基準面に対して前記判定対象部と同一の加工条件でブラスト加工を行った場合に得られる形状と、ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状とを比較し、
前記基準面の形状に対する前記判定対象部の表面形状の相違の程度により、前記基準面の有する硬度に対する前記判定対象部の硬度を判定することを特徴とする硬度判定方法。
【請求項２】
前記判定対象部の表面に対するブラスト加工に先立って前記基準面に所定の加工条件でブラスト加工を行うことにより、前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状を予めサンプリングした後、前記判定対象部に対するブラスト加工を前記基準面に対するブラスト加工と同一条件にて行うと共に、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状を前記サンプリングされた前記基準面の形状と比較することを特徴とする請求項１記載の硬度判定方法。
【請求項３】
前記基準面に対するブラスト加工を、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させ、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより行い、前記基準面のブラスト加工条件別及び／又は硬度別の形状をそれぞれサンプリングし、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状を前記サンプリングされた前記基準面の形状と比較すると共に、前記判定対象部の硬度をブラスト加工条件が一致し、かつ、形状が最も近似する基準面と同一・類似の硬度と判定することを特徴とする請求項２記載の硬度判定方法。
【請求項４】
一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させて前記基準面に対するブラスト加工を行うことにより得られたブラスト加工条件別の前記基準面の形状に基づいて、前記加工条件の変化に対する前記基準面の形状変化の関係を導き出し、
この関係に基づいて、前記ブラスト加工により得られた前記基準面の形状に対して加工条件を変化させた場合に想定される前記基準面の形状を、前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状に含めることを特徴とする請求項１〜３記載の硬度判定方法。
【請求項５】
一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させて前記基準面に対するブラスト加工を行うことにより得られた硬度別の前記基準面の形状に基づいて、前記硬度の変化に対する前記基準面の形状変化の関係を導き出し、
この関係に基づいて、前記ブラスト加工により得られた前記基準面の形状に対して基準面の硬度が変化した場合に想定される前記基準面の形状を、前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状に含めることを特徴とする請求項１〜４記載の硬度判定方法。
【請求項６】
前記基準面が、前記判定対象部と同一の成品上に設けられていることを特徴とする請求項１記載の硬度判定方法。
【請求項７】
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状とをそれぞれ数値として測定すると共に、両形状の比較を前記測定された数値により行うことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の硬度判定方法。
【請求項８】
前記ブラスト加工後の前記判定対象部と前記基準面から、それぞれに形成された個々の圧痕のサイズを測定し、前記圧痕のサイズを基準として前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状とを比較することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の硬度判定方法。
【請求項９】
前記ブラスト加工後の前記判定対象部と前記基準面から、それぞれの表面粗さを測定し、前記表面粗さを基準として前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状とを比較することを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の硬度判定方法。
【請求項１０】
前記ブラスト加工後の前記基準面の形状をサンプリングするに際し、前記基準面に形成された個々の圧痕を観察可能なカバレージの上限を求め、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面に形成された圧痕によるカバレージが、前記上限として求められたカバレージに満たないとき、前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状の比較を、それぞれに形成された個々の圧痕のサイズを比較することにより行うと共に、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面に形成された圧痕によるカバレージが、前記上限として求められたカバレージ以上であるとき、前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状の比較を、それぞれの表面粗さに基づいて行うことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の硬度判定方法。
【請求項１１】
判定の基準となる硬度を有する基準面のブラスト加工後の形状を測定して得た基準データを、前記基準面の硬度及び前記ブラスト加工条件と相互に関連付けて記憶する記憶手段と、
ブラスト加工された判定対象部の表面形状を測定することにより得られた判定対象データと、該判定対象部に対するブラスト加工条件とが入力されたとき、前記基準データのうち該入力されたブラスト加工条件に対応するブラスト加工条件と関連付けて記憶された基準データを抽出し、この抽出された基準データと前記判定対象データを比較して、前記基準データと前記判定対象データの相違から、前記基準面の有する硬度を基準とした前記判定対象の表面硬度を判定する比較・判定手段を備えたことを特徴とするコンピュータシステムにより実現される硬度判定システム。
【請求項１２】
前記記憶手段に記憶された前記基準データが、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させることにより得られた前記基準面の形状、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより得られた前記基準面の形状をサンプリングしたものであり、
前記比較・判定手段は、前記判定対象部の硬度を、ブラスト加工条件を共通する前記基準データのうち、前記判定対象データと同一又は近似する基準データの基準面の硬度と同一又は類似と判定することを特徴とする請求項１１記載の硬度判定方法。
【請求項１３】
前記記憶手段に記憶された前記基準データが、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させることにより得られた前記基準面の形状、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより得られた前記基準面の形状に基づき得られた、ブラスト加工条件の変化に対する前記基準面の形状変化の関係、及び／又は前記基準面の硬度変化に対する前記基準面の形状変化の関係を数式乃至はグラフ化したデータを含み、
前記比較・判定手段は、前記入力された判定対象データ及びブラスト加工条件から、判定対象部と同一のブラスト加工条件で加工され、かつ、同一形状の基準面を想定すると共に、この基準面の硬度を算出し、該算出された硬度を前記判定対象部の硬度と判定することを特徴とする請求項１１又は１２記載の硬度判定方法。
【請求項１４】
前記比較・判定手段に入力される前記判定対象データが、判定対象部に形成された圧痕のサイズを示すデータであると共に、前記記憶手段に記憶される前記基準データにおける基準面の形状が、圧痕のサイズに基づき示されていることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか１項記載の硬度判定システム。
【請求項１５】
前記比較・判定手段に入力される前記判定対象データが、前記判定対象部の表面粗さを示すデータであると共に、前記記憶手段に記憶される前記基準データにおける基準材の形状が、表面粗さに基づき示されていることを特徴とする請求項１１〜１３いずれか１項記載の硬度判定システム。
【請求項１６】
前記比較・判定手段に入力される判定対象データが、前記判定対象部の表面凹凸形状を測定して得られたデータであり、
前記記憶手段が、前記基準データとしてブラスト加工後の基準面より基準面に形成された各圧痕のサイズを測定可能な場合には圧痕のサイズを、各圧痕のサイズを測定不能な場合には該基準面の表面粗さをそれぞれ記憶し、かつ、前記基準データと関連付けて各基準面に形成された圧痕のカバレージを記憶すると共に、個々の圧痕のサイズの測定限界となるカバレージ、前記判定対象データである前記判定対象部の凹凸形状をカバレージに換算するデータ、及び該凹凸形状を圧痕のサイズ又は表面粗さに換算する換算データを記憶しており、
前記比較・判定手段は、前記換算データに従い受信した表面凹凸形状より該判定対象部のカバレージを算出し、該算出されたカバレージが前記記憶手段に記憶された前記測定限界のカバレージに満たないとき、前記入力された表面凹凸形状を圧痕のサイズに換算して、前記記憶手段に記憶された基準データのうちブラスト加工条件を共通する圧痕サイズのデータと比較すると共に、
前記換算により得られた前記判定対象のカバレージが前記記憶手段に記憶された測定限界のカバレージ以上であるとき、前記取得された判定対象の表面凹凸形状を示すデータを表面粗さに換算し、前記記憶手段に記憶された基準データのうちブラスト加工条件を共通とする表面粗さデータと比較して前記判定対象の硬度を判定する、請求項１１〜１３いずれか１項記載の硬度判定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属その他の材料からなる成品の全体やその一部におけるの硬度を判定する方法、及びこの判定方法を利用した硬度判定システムに関し、より詳細には、硬度の判定対象となる例えば成品やその一部（本明細書においてこのような硬度の判定を行う部分を「判定対象部」という。）の表面にブラスト加工し、前記ブラスト加工後の成品の表面形状から当該成品の表面硬度を判定する方法及びシステムに関する。
【０００２】
なお、本発明における硬度判定方法及び硬度判定システムは、主として金属成品の硬度判定を目的とすることから、本明細書において金属成品に対する硬度判定を主として説明するが、本発明の硬度判定方法及び硬度判定システムにおける判定対象はこれに限定されるものではなく、ブラストにより圧痕が形成される材質であればプラスチック等の樹脂、セラミック、その他の材質のものに対しても適用可能である。
【従来の技術】
現在、広く産業において利用されている材料には様々な種類があり、それらの用途の決定等に際してはそれぞれの材料が有する性質が密接に関係している。特に、機械をはじめとする装置類やその他の構造物などにおいて工業的に使用される金属材料は、当該材料がその機械等に使用するに適しているか判断するにあたって、耐食性、耐酸化性等の化学的性質や、強度、剛性、硬度等の機械的性質等が重要であり、これらの性質を試験するための試験法も各種規定されている。
【０００３】
このうち材料の硬度を試験する方法としては、試験面を硬度の異なる基準鉱物で引っ掻き、当該試験面にキズがつくかどうかで硬度を判定するモース硬度試験法や、試験面上にハンマを一定高さから落下させ、その跳ね上がり高さから硬度を測定するショア硬さ試験法など多種多様のものがあるが、この他、広く一般に用いられている試験法として、圧子を用いて成品表面に圧痕を形成し、当該圧痕の大きさから硬度を測定する方法がある。
【０００４】
上記圧子を用いた表面硬度の試験法のうち、日本工業規格（ＪＩＳ）に定められているものとしては、ブリネル硬さ試験法、ビッカース硬さ試験法、ロックウェル硬さ試験法を挙げることができる。
【０００５】
ブリネル硬さ試験法及びビッカース硬さ試験法は、試験面に圧子を押し当て圧痕を形成し、圧痕形成の際の試験荷重と当該圧痕の表面積とから硬度を求める方法であり、前記圧子としては、ブリネル硬さ試験では鋼球又は超硬合金球、ビッカース硬さ試験ではダイヤモンド正四角錘圧子を用いる。
【０００６】
また、ロックウェル硬さ試験法は、ダイヤモンド圧子又は球圧子を用い、試験面に初荷重を加え、次に試験荷重を加え、再び初荷重に戻したとき、前後２回の初荷重における圧子の浸入深さの差から硬度を求めるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし圧子を用いて硬度を求める上記試験法（ブリネル、ビッカース、ロックウェル）にあっては、その試験方法が前述のＪＩＳに定められているように試験対象となる成品は平板に限定されているため、形状が複雑なものや曲面等について試験を行なうことができず、その大きさや厚みにも制限が課されている他、重力方向である圧子の取付軸と試験面が垂直になるよう成品を設置しなければならないため、成品が斜めである状態等、他の設置状態で試験を行なうことができなかった。
【０００８】
また、上記試験法にあっては、圧子を一箇所ずつ押し当てて試験するため、試験面について局所的に硬度を測定することはできても、硬度測定の必要な部分全体に対してすばやく試験を行なうということは困難であった。
【０００９】
さらに、ブリネル硬さ試験法やロックウェル硬さ試験法にあっては、圧子として鋼球を用いるため、角錐状等の圧子を使用する場合ほど明確な圧痕は付き難いといえども、ブリネル硬さ試験法において５００ｋｇｆ、ロックウェル硬さ試験法において１５ｋｇｆという比較的高い荷重を圧子にかけるため、研磨面等においてこれらの試験法により硬さ測定を行う場合には、圧痕が他の部分に比べ不自然で目に付き易いものとなる。
【００１０】
また、ビッカーズ硬さ試験において角錐状の圧子を使用する場合には、圧子にかける荷重を微少なものとすることができるものの、角錐状の圧痕は目立ち易く、しかも応力集中が発生し易い構造となる。
【００１１】
そのため、研磨等がされた例えば最終製品等に対してこのような試験を行えば、著しく美観が損なわれる等、成品としての価値を低減させるものとなる。
【００１２】
このように、ブリネル硬さ試験法、ロックウェル硬さ試験法、ビッカーズ硬さ試験法は種々の問題点を有するものであるが、これらの硬さ試験法はいずれも圧子にかける荷重とこれにより形成される圧痕のサイズとの相対的な関係により試験対象の硬度を算出するものであり、また、例えばマイヤーの式
ｄ＝（Ｐ／ａ）１／ｎ
ｄ；圧痕の直径
Ｐ；荷重
ａ；材料と圧子による定数
ｎ；材料による定数
からも明らかなように、圧子の形状が同一であるならば、形成される圧痕の直径は圧子と材料が決まれば荷重との比例関係にあり、試験対象に形成される圧痕に基づく硬さの測定は信頼の置けるものとなっている。
【００１３】
なお、成品の硬度を測定するために形成される圧痕ではないが、ショットを被処理成品の表面に投射する所謂「ブラスト加工」においては、ショットの衝突により成品の表面に微小な圧痕が形成されるが、このようにして形成される圧痕は成品の美観を損ねるものではなく、前述の硬さ測定法により形成される圧痕の如き問題を生じさせるものではない。
【００１４】
そこで本発明は、成品表面にブラスト加工を施すことにより、加工対象である成品表面に美観を損ねることのない圧痕が形成される点に着目し、このブラストにより形成される圧痕を利用した硬度判定を行うことにより、判定対象となる成品の形状や大きさ等による制約を受けることなく、各種の形状、大きさ等の成品に対して行うことができると共に、判定対象となる成品の一部分に対しては勿論のこと、比較的広範囲にわたっても硬度判定を行うことができ、しかも判定対象と成る成品の美観を損ねず、かつ、応力集中等を生じさせることなく比較的高い精度で硬度を判定する方法及びシステムを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の硬度判定方法は、硬度の判定を行う判定対象部の表面に所定の加工条件でブラスト加工を行って圧痕を形成して前記判定対象部の表面形状を変化させ、
判定の基準となる硬度を有する基準面に対して前記判定対象部と同一の加工条件でブラスト加工を行った場合に得られる形状と、ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状とを比較し、
前記基準面の形状に対する前記判定対象部の表面形状の相違の程度により、前記基準面の有する硬度に対する前記判定対象部の硬度を判定することを特徴とする（請求項１）。
【００１６】
前述の硬度判定方法にあっては、前記判定対象部の表面に対するブラスト加工に先立って前記基準面に所定の加工条件でブラスト加工を行うことにより、前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状を予めサンプリングしておいても良く、その後、前記判定対象部に対するブラスト加工を前記基準面に対するブラスト加工と同一条件にて行うと共に、前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状を前記サンプリングされた前記基準面の形状と比較するものとしても良い（請求項２）。
【００１７】
前述のサンプリングにおいては、前記基準面に対するブラスト加工を、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させ、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより行い、前記基準面のブラスト加工条件別及び／又は硬度別の形状をそれぞれサンプリングし、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状を前記サンプリングされた前記基準面の形状と比較すると共に、前記判定対象部の硬度をブラスト加工条件が一致し、かつ、形状が最も近似する基準面と同一・類似の硬度と判定するものとするともできる（請求項３）。
【００１８】
好ましくは、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させて前記基準面に対するブラスト加工を行うことにより得られたブラスト加工条件別の前記基準面の形状に基づいて、前記加工条件の変化に対する前記基準面の形状変化の関係を導き出し、
この関係に基づいて、前記ブラスト加工により得られた前記基準面の形状に対して加工条件を変化させた場合に想定される前記基準面の形状を、前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状に含めることこできる（請求項４）。
【００１９】
同様に、一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させて前記基準面に対するブラスト加工を行うことにより得られた硬度別の前記基準面の形状に基づいて、前記硬度の変化に対する前記基準面の形状変化の関係を導き出し、
この関係に基づいて、前記ブラスト加工により得られた前記基準面の形状に対して基準面の硬度が変化した場合に想定される前記基準面の形状を、前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と比較する前記基準面の形状に含めるても良い（請求項５）。
【００２０】
なお、前記基準面は、判定対象部を備える成品とは別個の成品上に形成することもできるが、これは例えば、前記判定対象部と同一の成品上に設けられているものであっても良い（請求項６）。
【００２１】
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状とは、これをそれぞれ数値として測定しても良く、この場合には両形状の比較を前記測定された数値により行う（請求項７）。
【００２２】
判定対象部の表面形状と基準面の表面形状の比較は、前記ブラスト加工後の前記判定対象部と前記基準面から、それぞれに形成された個々の圧痕のサイズを測定し、前記圧痕のサイズを基準として行っても良く（請求項８）、また、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部と前記基準面から、それぞれの表面粗さを測定し、前記表面粗さを基準として行っても良い（請求項９）。
【００２３】
前記ブラスト加工後の前記基準面の形状をサンプリングするに際し、前記基準面に形成された個々の圧痕を観察可能なカバレージの上限を求め、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面に形成された圧痕によるカバレージが、前記上限として求められたカバレージに満たないとき、前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状の比較を、それぞれに形成された個々の圧痕のサイズを比較することにより行うと共に、
前記ブラスト加工後の前記判定対象部の表面に形成された圧痕によるカバレージが、前記上限として求められたカバレージ以上であるとき、前記判定対象部の表面形状と前記基準面の形状の比較を、それぞれの表面粗さに基づいて行うものとしても良い（請求項１０）。
【００２４】
また、本発明の硬度判定システムは、コンピュータシステムにより実現されるシステムであって、判定の基準となる硬度を有する基準面のブラスト加工後の形状を測定して得た基準データを、前記基準面の硬度及び前記ブラスト加工条件と相互に関連付けて記憶する記憶手段と、
ブラスト加工された判定対象部の表面形状を測定することにより得られた判定対象データと、該判定対象部に対するブラスト加工条件とが入力されたとき、前記基準データのうち該入力されたブラスト加工条件に対応するブラスト加工条件と関連付けて記憶された基準データを抽出し、この抽出された基準データと前記判定対象データを比較して、前記基準データと前記判定対象データの相違から、前記基準面の有する硬度を基準とした前記判定対象の表面硬度を判定する比較・判定手段を備えている（請求項１１）。
【００２５】
前記記憶手段に記憶された前記基準データは、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させることにより得られた前記基準面の形状、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより得られた前記基準面の形状をサンプリングしたものとすることができ、
前記比較・判定手段は、前記判定対象部の硬度を、ブラスト加工条件を共通する前記基準データのうち、前記判定対象データと同一又は近似する基準データの基準面の硬度と同一又は類似と判定する構成としても良い（請求項１２）。
【００２６】
また、前記記憶手段に記憶された前記基準データが、一定の硬度を有する前記基準面に対してブラスト加工条件を変化させることにより得られた前記基準面の形状、及び／又は一定のブラスト加工条件に対して前記基準面の硬度を変化させることにより得られた前記基準面の形状に基づき得られた、ブラスト加工条件の変化に対する前記基準面の形状変化の関係、及び／又は前記基準面の硬度変化に対する前記基準面の形状変化の関係を数式乃至はグラフ化したデータを含み、
前記比較・判定手段は、前記入力された判定対象データ及びブラスト加工条件から、判定対象部と同一のブラスト加工条件で加工され、かつ、同一形状の基準面を想定すると共に、この基準面の硬度を算出し、該算出された硬度を前記判定対象部の硬度と判定するよう構成することもできる（請求項１３）。
【００２７】
なお、前記比較・判定手段に入力される前記判定対象データが、判定対象部に形成された圧痕のサイズを示すデータであると共に、前記記憶手段に記憶される前記基準データにおける基準面の形状が、圧痕のサイズに基づき示されたものとすることもでき、判定対象部の表面形状と基準面の表面形状とをこの圧痕のサイズを基準として比較する構成とすることもできる（請求項１４）。
【００２８】
また、判定対象部の表面形状と、基準面の形状は、前述の圧痕のサイズに基づく比較に代え、両者の表面粗さに基づき行うものとしても良く、この場合には前記比較・判定手段に入力される前記判定対象データを前記判定対象部の表面粗さを示すデータとすると共に、前記記憶手段に記憶される前記基準データにおける基準材の形状を、表面粗さに基づき表示する（請求項１５）。
【００２９】
なお、前述の圧痕のサイズに基づく比較と、表面粗さに基づく比較とは、所定の基準に従って切り替え可能としても良く、この場合には、前記比較・判定手段に入力される判定対象データを、前記判定対象部の表面凹凸形状を測定して得られたデータとし、
前記記憶手段が、前記基準データとしてブラスト加工後の基準面より基準面に形成された各圧痕のサイズを測定可能な場合には圧痕のサイズを、各圧痕のサイズを測定不能な場合には該基準面の表面粗さをそれぞれ記憶し、かつ、前記基準データと関連付けて各基準面に形成された圧痕のカバレージを記憶すると共に、個々の圧痕のサイズの測定限界となるカバレージ、前記判定対象データである前記判定対象部の凹凸形状をカバレージに換算するデータ、及び該凹凸形状を圧痕のサイズ又は表面粗さに換算する換算データを記憶しており、
前記比較・判定手段は、前記換算データに従い受信した表面凹凸形状より該判定対象部のカバレージを算出し、該算出されたカバレージが前記記憶手段に記憶された前記測定限界のカバレージに満たないとき、前記入力された表面凹凸形状を圧痕のサイズに換算して、前記記憶手段に記憶された基準データのうちブラスト加工条件を共通する圧痕サイズのデータと比較すると共に、
前記換算により得られた前記判定対象のカバレージが前記記憶手段に記憶された測定限界のカバレージ以上であるとき、前記取得された判定対象の表面凹凸形状を示すデータを表面粗さに換算し、前記記憶手段に記憶された基準データのうちブラスト加工条件を共通とする表面粗さデータと比較して前記判定対象の硬度を判定するように構成しても良い（請求項１６）。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の硬度判定方法は、前述のように、硬度の判定を行う判定対象部の表面に所定の加工条件でブラスト加工を行って圧痕を形成して前記判定対象部の表面形状を変化させ、
判定の基準となる硬度を有する基準面に対して前記判定対象部と同一の加工条件でブラスト加工を行った場合に得られる形状と、ブラスト加工後の前記判定対象部の表面形状とを比較し、
前記基準面の形状に対する前記判定対象部の表面形状の相違の程度により、前記基準面の有する硬度に対する前記判定対象部の硬度を判定するものである。
【００３１】
この基準面は、前述の判定対象とは独立した成品であっても良く、また、同一成品の一部分を基準面とし、この基準面を備える成品の他の部分を判定対象としても良く、両者が異なる成品である場合には、基準面は、例えばサンプル片などのように判定の基準となる硬度を備えた一又は複数の成品（以下、「基準材」という。）を予め準備しておき、この基準材の表面（基準面）に対して所定の加工条件でブラスト加工を行い、ブラスト加工後の基準面の形状を、判定の際の比較対象としても良い。
【００３２】
また、表面形状の比較は、形成される個々の圧痕の形状やサイズを比較することにより、または圧痕の集合により形成される凹凸形状を例えば表面粗さにより比較しても良く、また、圧痕の形成の有無により比較しても良く、さらにはこれらを組み合わせて比較しても良い。
【００３３】
以下に示す実施形態にあっては、まず、判定対象と基準材とがそれぞれ独立した成品（以下、判定の対象となる成品を「判定対象成品」という。）である場合であって、両者の表面形状の比較を形成される圧痕のサイズに基づき行う場合を「実施形態１」として、表面粗さにより比較する場合を「実施形態２」として、圧痕サイズと表面粗さとを択一的に選択して比較を行う場合を「実施形態３」としてそれぞれ説明し、同一成品上に基準面と判定対象部のいずれもが形成されている場合における硬度判定方法の例を「実施形態４」として以下それぞれにつき説明する。
【００３４】
〔実施形態１〕
本実施形態おける硬度判定方法は、前述のように基準面が判定対象と別個の成品（基準材）上に形成されていると共に、ブラスト加工後の判定対象成品と基準材の表面形状を、形成された圧痕のサイズにより比較する例であり、この硬度判定方法にあっては、先ず判定の基準となる硬度を備えた前述の「基準材」の表面に予め所定の加工条件でブラスト加工を行ない、このブラスト加工により表面に圧痕が形成された基準材を取得し（サンプリング工程）、
次いで、表面硬度が不明な、硬度の判定対象となる判定対象成品に対して所定の加工条件でブラスト加工を行い〔判定対象成品（部）に対するブラスト工程〕、
前記ブラスト加工により形成された判定対象成品の表面形状を前記サンプリングされた基準材の表面形状とを形成された圧痕の大きさを基準として比較し、前記基準材の硬度を基準として判定対象成品の表面硬度を判定する（比較・判定工程）。
【００３５】
この判定方法は、前述のマイヤーの式等からも判るように、硬度、材質及び形状が同一のショットを同一の投射条件にて投射するとき、判定対象成品と基準材の硬度が同一であるならば、両者に形成される個々の圧痕の大きさは同一となり、また、前記基準材よりも硬度判定対象成品の硬度が高ければ、判定対象成品の表面に形成される圧痕は、硬度の上昇につれて前記基準材に形成される圧痕よりも小さくなり、逆に前記判定対象成品の硬度が低ければ前記基準材に形成される圧痕よりも大きくなる点に着想を得たものであり、同一の条件でブラスト加工された基準材と判定対象成品のそれぞれの表面に形成された個々の圧痕の大きさを比較することにより、形成された個々の圧痕の大きさが同一である場合には両者の硬度を同一と判断でき、また、基準材の表面に形成された圧痕の大きさが、判定対象成品の表面に形成された圧痕の大きさに対して小さい場合には、判定対象成品が基準材よりも硬度が低く、逆の場合には判定対象成品の硬度が基準材よりも高いことを判定することができる。
【００３６】
従って、本実施形態の硬度判定方法にあっては、基準材と判定対象成品の硬度が同一若しくは近似していること、及び基準材に対して判定対象成品の硬度が高い又は低いことを判定し得る他、ブラスト加工の条件を同一として、使用する基準材の硬度を変更することにより、及び／又は使用する基準材の硬度を一定としてブラスト加工条件を変更することにより、硬度別及び／又は加工条件別に基準材の表面に形成される圧痕のサイズを多数サンプリングしておくことにより、各種硬度の判定対象成品の判定や、種々のブラスト加工条件により加工された判定対象成品の硬度判定に際しても使用することができる。
【００３７】
また、前述のようにして取得された基準材の圧痕のサイズから、基準材の硬度の変化に対して形成される圧痕の大きさの変化の関係、及び／又はブラスト条件の変化対して基準材に形成される圧痕の大きさの変化の関係を例えば数式やグラフ等として求め、この数式やグラフより、予め準備した基準材には存在しない硬度、サンプリングの際には使用されていない加工条件で基準材を加工した場合に形成される圧痕のサイズを想定することができ、このようにして想定された基準材の表面形状と比較することにより、判定対象成品の硬度に対応する基準材がない場合や、判定対象成品のブラスト加工条件が基準材のブラスト加工条件に存在していない場合であっても、判定対象成品の硬度判定をこの数式やグラフ等に例えば代入等することにより判定することもできる。
【００３８】
以下、本発明の硬度判定方法における前述の各工程について説明する。
【００３９】
１．サンプリング工程
本工程は、判定対象成品の硬度を判定する際の基準とするブラスト加工後の基準材の表面形状をサンプリングにより取得する工程であり、予め硬度の判明した例えば金属板等を前述の基準材として準備し、その表面に所定の加工条件でブラスト加工を行い、これにより表面に圧痕の形成された基準材、ないしはこの基準材より測定された圧痕サイズの数値的なデータ等を比較対象として取得する工程である。
【００４０】
１−１．基準材
前述の基準材は、その表面（基準面）にブラスト加工を行うことにより形成された圧痕を判定対象成品に形成された圧痕と比較するための比較対象となるものであることから、硬度判定の際の基準となり得べき所定の硬度を有していると共に、ショットを投射することによりその表面に圧痕を形成することができるものを使用する。
【００４１】
本発明の硬度判定方法が、例えば製造された製品が硬度に関して一定の規格を満たしているか否かを検査する場合のように、判定対象成品の硬度が前記基準材と同一乃至は近似していること、又はこれよりも硬度が高い、又は低いといった相対的な判定を行うことを目的として使用される場合には、この基準材としては例えば一の基準材のみを準備し、これに所定の条件でブラスト加工を施して形成された表面のみをサンプリングすれば良く、これと同一の加工条件でブラスト加工された判定対象成品に形成された圧痕と、前記基準材に形成された圧痕とをそのサイズにおいて比較して判定対象成品の相対的な硬度を判定するものとしても良い。
【００４２】
また、二の基準材を準備することにより硬度の上限及び下限を設定し、判定対象成品の硬度がこの範囲に属するか否かの判定を行なう場合等には、その判定に必要な数の基準材を備えておけば良く、その数は任意に選択可能である。
【００４３】
もっとも、各種の硬度を有する判定対象成品についても硬度判定を行うことができ、かつ、各種加工条件においてブラスト加工された判定対象成品の硬度判定を可能とすべく、基準材として各種硬度のものを準備しておくと共に、この基準材に対する加工条件も各種の組み合わせにより行うことが好ましい。
【００４４】
本実施形態にあっては硬度の異なる基準材を各種準備し、この基準材に対して加工条件を同一としてブラスト加工することにより、硬度別に基準材の表面に形成される圧痕のサイズをそれぞれサンプリングしておくと共に、各硬度の基準材に対して加工条件を変化させてブラスト加工を行うことにより、各加工条件毎の基準材の表面形状をサンプリングしておくことにより、判定対象成品の硬度が区々で、判定対象成品に対して行われるブラスト加工条件が多岐にわたる場合であっても硬度判定を行うことができるよう構成している。
【００４５】
前記基準材は、硬度判定対象となる成品と同材質のものであることが好ましく、主に金属成品を判定対象成品とする本実施形態にあっては、判定対象となり得る成品と同材質の金属板等を基準材として使用する。基準材の材質を成す前記金属としては、鉄、アルミニウム、チタン、銅等の単一金属をはじめ、ステンレス等の合金を各種含めることができる。
【００４６】
前記基準材は、前述のように判定の基準となる硬度を備えている必要があるが、この硬度は、必ずしも具体的な数値として判明している必要はなく、例えば、前述のように判定対象成品の硬度が基準材よりも高い又は低いといった相対的な評価を行うことを目的として本発明の方法により硬度判定が行なわれる場合には、この基準材の硬度は、判定の基準として要求される硬度を有するものであることが判明していればよく、必ずしも具体的な数値として硬度が判明している必要はない。
【００４７】
もっとも、本実施形態にあっては基準材の硬度を具体的な数値として求めておくことにより、この基準材の硬度に基づいて判定対象成品の硬度を数値として判定することが可能となることから、基準材の硬度を具体的な数値として測定している。
【００４８】
この基準材の硬度は、例えば、規格化された製品等を基準材とする場合、この製品の規格等において基準材の硬度が判明する場合にはこれをそのまま当該基準材の硬度として使用しても良く、判定結果として正確な数値が要求されない場合には、後述するような正確な硬度の測定は必ずしも必要ではない。
【００４９】
基準材の硬度を具体的な数値として測定する場合には、前述したブリネル試験法、ビッカース試験法、ロックウェル試験法等の既知の硬さ試験法を使用し、当該基準材をブラスト加工する前にこれらの試験法によりその硬度を測定することができる。
【００５０】
基準材の硬度は、これらの硬さ試験法のいずれかにより測定することもでき、または複数の試験法により測定して得られた複数の単位によりこの基準材の硬度を表すものとしても良い。このように複数の試験法による異なる単位でそれぞれ基準材の硬度を表しておけば、判定対象成品の硬度を要求される単位の硬度として表示することができる。
【００５１】
なお、上記硬さ試験法により基準材の硬度測定を行なう場合には、前記基準材は、これらの試験法についてＪＩＳ等に定められている条件を満たす大きさ、形状、厚み等とする。
【００５２】
１−２．基準材に対するブラスト加工
以上のように、判定の基準となる硬度を有する基準材は、所定の加工条件にてブラスト加工され、このよにうして表面に圧痕の形成された基準材の表面形状が、判定対象成品の表面形状と比較される比較対象としてサンプリングされる。
【００５３】
前記基準材へのブラスト加工は既知の各種のブラスト加工装置により行なうことができる。本発明において用いられるブラスト加工装置としては、エア式、遠心式、打出式等、前記基準材の表面に圧痕を成形することができるものであればその方式は特に限定されず各種のブラスト加工装置を使用することができるが、噴射速度や噴射範囲等、加工条件の調整が容易なエア式のブラスト加工装置を使用することが好ましい。尚、本明細書における「投射」には前記エア式による「噴射」も含む。
【００５４】
本発明において使用するブラスト加工装置は、硬度判定の精度を保証するためにショットの投射速度が正確に調整可能であることが好ましく、例えば、エア式のブラスト加工装置にあっては噴射圧力及び噴射量によって、また、遠心式、打出式のブラスト加工装置にあってはロータやインペラ等の回転子の回転数及び投射量によって当該投射速度を調整することができる能力を備えている。
【００５５】
ショットとは前記ブラスト加工装置より投射される粒体のことであり、基準材に投射した際、基準材の表面に圧痕を形成可能なものを使用する。
【００５６】
このショットは、準備する基準材の硬度、材質等に応じて、鉄，ステンレス，亜鉛，銅等の金属系、ジルコニア，アルミナ，ガラス等のセラミック系、ポリエステル，ナイロン等の樹脂系等、種々の材質から成るショットを選択して使用することができるが、ショットは、これが投射されて基準材に衝突した際に、基準材の表面に圧痕を形成することのできる性質を備えるべきであることを考慮すれば、対象とする基準材よりも高硬度のショットを用いることが好ましい。
【００５７】
また、ショットの形状、大きさ等も特に限定されず任意に選択可能であるが、基準材や判定対象成品の表面に形成される圧痕の形状や大きさ、面粗度等にバラツキを与えないよう、一回のブラスト加工で使用するショットはその硬度、形状、大きさを統一することが好ましい。
【００５８】
また、カットワイヤやグリッド等を使用することもできるが、ショット形状による影響をなくすため、前記ショットは好ましくは球状のものを使用する。
【００５９】
本実施形態にあっては、前記ショットとしてジルコニアビースを使用する。当該ビーズはビッカース硬さが１１００と硬度が高いうえ、耐久性もガラスビーズの１００倍ほど高く、本発明の硬度判定方法に使用するに好適である。
【００６０】
基準材に対してブラスト加工を施す際には、加工条件を決定する。この加工条件は、材質、硬度等の前記基準材に関するデータと共に、この基準材をブラスト加工して取得された圧痕のサイズに付随するデータとなる。
【００６１】
加工条件は、ショットに関する条件と、ブラスト条件（投射条件）の２つより成り、ショットについては、粒径、形状、材料、硬度、ブラスト条件については、投射方式と、この投射方式において使用するブラスト加工装置の規格（例えば、エア式の場合にはノズルの形状やサイズ等、形成される圧痕に影響を与えるもの）、投射速度、エア式の場合には噴射圧力、遠心式・打出式の場合には回転数、ショットの投射量、投射距離、投射角度、投射時間等がある。
【００６２】
前記加工条件は判定対象成品との比較を可能とするため、判定対象成品に対して行われ得る加工条件であることが好ましく、より好ましくは、各加工条件を変化させてそれぞれの加工条件において基準材の表面に形成される圧痕のサイズをサンプルとして取得しておくことが好ましい。
【００６３】
前記ブラスト加工により基準材に形成される圧痕は、本実施形態にあっては形成された個々の圧痕のサイズを確認できる状態で形成されていることが必要であり、前述のカバレージが５０％未満、好ましくは３０％未満で形成されていることが好ましい。
【００６４】
１−３．データの取得
前記ブラスト加工が施された後の基準材の表面形状は、後述するブラスト加工後の判定対象成品の表面形状の比較対象とされ、本実施形態にあってはこの比較を両者の表面に形成された圧痕のサイズを比較することにより行っている。
【００６５】
従って、前述のようにブラスト加工が施されることにより圧痕の形成された基準材からは、その表面に形成された圧痕のサイズが、前述の比較を行う際の基準となるデータとして取得される。
【００６６】
このデータの取得は、圧痕の形成された基準材自体を硬度、加工条件別に分類して保管し、これを比較・判定の際の比較対象とすることもできるが、本実施形態にあっては、ブラスト加工後の基準材そのままではなく、この基準材から硬度判定に必要となる数値、その他必要な情報をデータとして取得している。
【００６７】
このようにして取得される、基準材の表面形状に関するデータとしては、本実施形態にあっては形成された圧痕のサイズ、該圧痕が形成された基準材の硬度、材質に関するデータの他、当該基準材に対するブラスト加工条件が含まれる。
【００６８】
前記圧痕のサイズは、当該圧痕の円周、表面積、深さ等、各種の要素により評価することが可能であるが、本実施形態にあっては、形成された圧痕の直径（痕径）をもって圧痕の大きさを評価する。
【００６９】
データの保管方法としては、前述のように圧痕の形成された基準材そのままの状態で保管するものとしても良いが、現物に代えて基準材の表面をＣＣＤカメラや電子顕微鏡により撮影し、画像乃至は画像データとして保管しても良い。
【００７０】
また、表面形状をデータの形式で取得する場合、前記圧痕の大きさ測定にあたっては、例えば各基準材の表面をＣＣＤカメラや顕微鏡写真等により撮影して得られた画像より、圧痕の直径を測定して得られた数値として取得しても良く、また、圧痕が形成されることにより凹凸状となった基準材の表面を触針（プローブ）やレーザ光の反射等を利用して測定、必要に応じて三次元測定し、これにより画像データ、曲線データ、数値データ等を取得してもよく、既存の種々の方法により取得可能である。
【００７１】
なお、前述したように硬度の異なる複数の基準材に対して一定の加工条件でブラスト加工を行うことにより、及び／又は硬度を共通する基準材に対して異なる加工条件でブラスト加工を行うことにより、硬度別及／又は加工条件別に形成される圧痕のサンプリングを行う場合には、これらの測定結果から得られた硬度の変化と痕径との関係、加工条件の変化と痕径との関係を例えば数式やグラフ等の形で取得し、この取得された数式やグラフに基づいて想定された基準材の表面形状、本実施形態にあっては圧痕の痕径を判定対象成品に形成された圧痕の痕径と比較するよう構成しても良い。
【００７２】
このように、両者の関係を数式やグラフの形で取得する場合には、比較対象として例えば下記のようなデータを取得しておく。
【００７３】
・基準材の硬度との関係においては、
圧痕の大きさと硬度との関係を示す式乃至はグラフ（加工条件別）
・ブラスト加工条件との関係においては、
投射速度による圧痕の大きさの変化（硬度別）
投射量による圧痕の大きさの変化（硬度別）
投射角度による圧痕の大きさの変化（硬度別）
投射距離による圧痕の大きさの変化（硬度別）
粒径による圧痕の大きさの変化（硬度別）
研磨材の種類による圧痕の大きさの変化（硬度別）
また、その他、比較・判定の際に生じる誤差となる要素については、これを考慮した状態で判定対象成品の硬度判定を行うことができるよう、下記事項につき補正値や誤差の範囲を算出して取得しておくことが好ましい。
研磨材の形状のばらつきの影響
研磨材の粒径のばらつきの影響
研磨材の硬度のばらつきの影響
噴射速度のばらつきの影響
噴射距離、噴射角度のばらつきの影響
噴射圧力による投射速度の変化（ブラストマシンがエア式の場合）
投射方式の違いによる投射速度のばらつき
初期面粗度の影響
【００７４】
２．判定対象成品に対するブラスト工程
本発明の硬度判定方法により硬度の判定対象と成り得る成品としては、ブラスト加工を行なうことが可能であり、且つそれにより表面に圧痕が成形されるものであれば、その材質、形状、大きさ、厚み等も特に限定されない。
【００７５】
但し、前述のサンプリングに使用した基準材として準備がされていない材質等であって、サンプリングに使用された基準材の硬度等に基づいて硬度の判定を行うことができない材質等から成る成品は硬度判定の対象とすることができないことから、判定対象成品に対応する基準材は、前述の比較対象の取得行程において予め準備されていることが好ましい。
【００７６】
また、前述のブラスト加工は、判定対象成品の硬度を判定するために特別に行われたものである必要はなく、当該成品の製造工程においてブラスト加工が行われる場合には、このようなブラスト加工により判定対象成品の表面に形成された圧痕に基づいて硬度判定を行うこともできる。
【００７７】
前記成品をブラスト加工するブラスト加工装置やショットは上述した基準材に対して使用するのと同様の装置及びショットを使用することができ、加工条件についても前記サンプルと同様、任意に選択することができる。
【００７８】
前述の基準材に対するブラスト加工が、いずれも同一の加工条件において行われたものである場合には、判定対象成品に対するブラスト加工も基準材に対して行われたと同一の加工条件で行う必要があり、また、基準材に対するブラスト加工条件が複数存在する場合には、判定対象成品に対するブラスト加工は、このうちのいずれかの加工条件においてブラスト加工することが好ましい。
【００７９】
もっとも、前述のように加工条件の変化と形成される圧痕サイズとの関係を例えば数式やグラフの形で取得している場合には、基準材に対するブラスト加工の際に使用されていない加工条件において判定対象成品をブラスト加工する場合であっても、加工条件の変化による痕径の変化を予測して、この変化分の例えば数値を補正して比較することもできることから、判定対象成品に対するブラスト加工条件はすでに基準材に対して行われているブラスト加工条件に限定されることなく、適宜任意の条件において行うことが可能となる。
【００８０】
３．比較・判定工程
前記のようにしてブラスト加工された判定対象成品に形成された圧痕は、その大きさ、本実施形態にあっては痕径を前述の比較対象に形成された圧痕と比較することにより、その硬度が判定される。
【００８１】
予め準備された基準材が、単一の基準材である場合には、前述の判定対象成品に対してこの基準材に対して行われたと同一の加工条件でブラスト加工を行い、判定対象成品の表面に形成された圧痕の痕径を、基準材に形成された圧痕の痕径と比較することにより、両圧痕の痕径が同一の場合には、判定対象成品の硬度を基準材の硬度と同一であると判定することができ、また、判定対象成品に形成された圧痕の痕径が、基準材に形成された圧痕の痕径よりも小さい場合には、判定対象成品の硬度を基準材の硬度よりも高いことを、また、逆に判定対象成品に形成された圧痕の痕径が大きい場合には、基準材に対して低硬度であることを判定することができる。
【００８２】
また、判定対象成品が有すべき硬度の上限及び下限と成る２種類の硬度を有する基準材を準備し、判定対象成品がこの２種類の基準材の硬度の間にある硬度を有するか否かを判定する場合には、判定対象成品に対して基準材と同一条件でブラスト加工を行い、このブラスト加工により判定対象成品の表面に形成された圧痕の痕径を、前記基準材に形成された圧痕の痕径と比較する。
【００８３】
前述のように、ブラスト加工された多数の基準材が、硬度別、加工条件別に多数比較対象として取得されている本実施形態にあっては、判定対象成品に対して任意の条件でブラスト加工を行い、このブラスト加工により形成された圧痕の痕径を基準材に形成された圧痕の痕径と比較する。
【００８４】
比較に際しては、先ず判定対象成品の表面に形成された圧痕のサイズが測定される。この判定対象成品に形成された圧痕サイズの測定は、前述の基準材に形成された圧痕サイズを測定する場合と同様の方法により測定することができ、例えばブラスト加工後の判定対象製品の表面をＣＣＤカメラや顕微鏡写真等により撮影し、これにより得られた画像に基づき圧痕の直径を測定しても良く、また、圧痕が形成されることにより凹凸状となった基準材の表面凹凸形状をプローブ（触針）やレーザ光の反射等を利用して測定し、これにより圧痕の痕径を測定しても良く、既知の種々の方法により測定することができる。
【００８５】
なお、ここで判定対象成品に形成された圧痕の痕径を測定する方法は、基準材の表面に形成された圧痕の痕径を測定する際に使用した方法と必ずしも同一の方法により測定する必要はなく、例えば基準材に形成された圧痕のサイズ測定が顕微鏡写真に基づく測定値である場合であっても、判定対象成品に形成された圧痕の測定は、例えば前述のプローブ（触針）やレーザ光等を使用した測定方法により測定するものであっても良い。
【００８６】
このようにして、判定対象成品の表面に形成された圧痕の痕径を測定した後、すでにサンプリングされている基準材の中から判定対象成品と同一の加工条件によりブラスト加工された基準材が存在する場合には、この基準材を抽出し、この抽出された基準材の表面に形成された圧痕の大きさと、判定対象成品の表面に形成された圧痕の大きさが比較される。
【００８７】
そして、判定対象成品に形成された圧痕と同一痕径の圧痕が形成された基準材が存在する場合には、この判定対象成品の硬度は、抽出された基準材の硬度と同一の硬度であることが判定される。
【００８８】
また、判定対象成品の表面に形成された圧痕と痕径を同一とする基準材が存在しない場合でも、例えば形成された圧痕の大きさが、２つの基準材に形成された圧痕の大きさの間である場合、この２つの基準材の硬度から前記成品の硬度が属する範囲を判定することができ、前記成品の圧痕の大きさが２つの基準材に形成された圧痕の大きさのちょうど中間である場合には、この２つの基準材の硬度の中間の硬度であると判定することができる等、近似する痕径の圧痕を有する基準材の硬度から、判定対象成品の硬度を判定することができる。
【００８９】
なお、前述のように硬度の変化と圧痕サイズとの関係、及び加工条件の変化と圧痕サイズとの関係をそれぞれ数式やグラフ等として取得している場合には、判定対象成品の加工条件に対応する加工条件でブラスト加工された基準材が存在しない場合や、同一加工条件で加工された基準材中に、圧痕のサイズが共通するものが存在しない場合であっても、前述の関係式やグラフから、判定対象成品に施されたブラスト加工条件における硬度の判定や、痕径の相違に基づく硬度の補正を行うことができ、また、各種条件等のばらつきを考慮してこの硬度の判定を行う場合には、使用するショットにばらつきが存在する場合や、基準材と判定対象成品とで初期面粗さに相違がある場合であっても、判定対象成品の硬度をこのばらつきを考慮して補正して判定することが可能となる。
【００９０】
〔実施形態２〕
以上説明した実施形態にあっては、比較対象である基準材に形成された圧痕のサイズと、判定対象成品に形成された圧痕のサイズとの比較を行うことにより判定対象成品の硬度判定を行っていたが、本実施形態にあっては、この圧痕サイズによる比較に代えて、ブラスト加工後の基準材と判定対象成品との表面粗さを比較することにより、判定対象成品の硬度判定を行う例を示す。
【００９１】
前述のように、基準材及び判定対象成品に形成される個々の圧痕を確認可能な場合には、この圧痕のサイズに基づいてブラスト加工後の基準材の表面形状とブラスト加工後の判定対象成品の表面形状とを比較することが可能であるが、ショットの投射量が多い場合や、投射時間が長い場合のように、ブラストの際の加工条件如何によってはカバレージ（被加工材への加工全面積中に含まれる圧痕面積の割合）が高くなり、圧痕が重なり合って形成されるため、個々の圧痕の大きさを直接比較することができない場合が発生する。
【００９２】
一方、同一硬度の成品について個々のショットが衝突することにより形成される圧痕の大きさが同一となるのであれば、同一のブラスト加工条件下にあっては複数の圧痕が重なり合って形成された表面の凹凸形状においても両者は共通の法則性を以て変化するといえることから、前述のようにカバレージが高い場合のように個々の圧痕の大きさを比較することが困難な場合には、基準材及び判定対象成品の表面凹凸形状を、表面粗さを基準として比較することで、前記個々の圧痕の大きさを比較したと同様の硬度判定を行なうことが可能である。
【００９３】
このように、表面粗さを判定対象成品と基準材との比較の際の基準として使用することにより、前述のようにカバレージが上昇して基準材及び判定対象成品に形成された個々の圧痕を観察することが困難な場合であっても硬度の判定を行うことができ、判定対象成品に対するブラスト加工が、高カバレージで圧痕を形成するような加工条件下で行われる場合であっても硬度判定に利用できる等、判定対象成品のブラスト加工において要求される条件の拘束が少ないという利点を有する。
【００９４】
従って、例えばある製品の製造工程においてサンドブラストやショットピーニングが行われる場合には、該製品の製造工程において必要とされる条件下でブラスト加工やショットピーニングを行うことにより、たとえこの条件でのブラスト加工により高カバレージで圧痕が形成される場合であっても、この加工の際に同時にこの製品が、例えば製品として要求される所定の表面硬度を有するか否か等について判定を行うことができ、加工と品質検査等とを同時に行うことができる等の利点を有する。
【００９５】
本実施形態における硬度判定方法は、判定対象成品の表面形状と基準材の表面形状との比較を「表面粗さ」を基準として比較する点において前述の実施形態１の硬度判定方法とは相違するものの、その他、サンプリング工程、判定対象成品に対するブラスト加工工程、比較・判定工程等の基本的な工程は前述の実施形態１で説明した内容と同様である。以下、両実施形態において相違する点を中心に説明する。
【００９６】
なお、本実施形態の硬度判定方法にあっては、前述のように基準材及び判定対象製品の表面に圧痕が高カバレージで形成され、従って個々の圧痕が重なり合ってそのサイズを確認することが困難な場合に特に有効であるが、比較的低カバレージでブラスト加工が行われる場合、例えば、形成される圧痕の重なり合いが少なく、個々の圧痕サイズを確認できる場合においても表面粗さを基準として基準材と判定対象製品の表面形状の比較を行っても良い。
【００９７】
１．サンプリング工程
実施形態１にあっては、基準材の表面に形成された圧痕のサイズ（痕径）を測定していたが、本実施形態にあってはこのブラスト加工後の基準材の表面より表面粗さを測定することにより、硬度判定を行う際に比較の基準とすべき表面形状のサンプリングを行っている。
【００９８】
この基準材の表面からの表面粗さの取得方法は、前述の実施形態１の場合と同様、既知の各種の方法を使用することができるが、本実施形態にあってはプローブ（触針）やレーザ光の反射を利用してブラスト加工後の基準材の表面凹凸形状を測定し、この測定された凹凸形状より、表面粗さを示すパラメータ、一例としてＪＩＳのパラメータを使用する場合には例えば算術平均粗さ（Ｒａ）、最大高さ（Ｒｙ）、十点平均粗さ（Ｒｚ）等を取得する。
【００９９】
なお、表面粗さを示すパラメータとしては、前述のＪＩＳのパラメータの他、例えばＩＳＯ（国際基準化機構）や日本以外の国において使用されているパラメータ、規格準備中のパラメータ等、表面粗さを示すものであれば特に限定されることなく各種のものを使用することができる。
【０１００】
一例として、本実施形態において利用可能なパラメータを示せば下記の表１に示す通りである。
【０１０１】
これらのパラメータは表１に示すように「振幅に関するパラメータ」「波長に関するパラメータ」「傾斜に関するパラメータ」「負荷曲線に関するパラメータ」「振幅分布に関するパラメータ」に大別することができる。
【０１０２】
【表１】面粗度の評価に用いるパラメータの例
2004144582.tif 000002
なお上記の表において、ＪＩＳ（Ｂ０６０１−１９９４）にて規定されているパラメータについての説明を省略し、その他のパラメータにつき簡単に説明すれば、それぞれ以下の通りである。
【０１０３】
二乗平均粗さ（ＲＭＳ）
平均線から抽出曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根であり、粗さ曲線から求められる（図４参照）。
【０１０４】
【式１】
2004144582.tif 000003
平均凹凸高さ（Ｒｃ）
ＩＳＯ４２８７／１に規定されており、山頂、谷底の平均線からの偏差をＹｐ及びＹｖとし、すべてのＹｐの平均とすべてのＹｖの平均の和により求められる。
【０１０５】
【式２】
2004144582.tif 000004
最大山高さ（Ｒｐｍ）
図５に示すように、抽出曲線を基準長さ毎に区切り、各基準長さにおいて、平均線から最も高い山頂までの高さをＲｐｉとし、各基準長さにおいて求めた高さＲｐｉの平均値をＲｐｍという。
【０１０６】
【式３】
2004144582.tif 000005
最大谷深さ（Ｒｖｍ）
図６に示すように、抽出曲線を基準長さ毎に区切り、各基準長さにおいて、平均線から最も深い谷底までの深さをＲｖｉとし、各基準長さにおいて求めたＲｖｉの深さの平均値をＲｖｍという。
【０１０７】
【式４】
2004144582.tif 000006
ピークカウント（Ｐｃ）
単位長さ当たりの山の数を示す（図７参照）。
【０１０８】
【式５】
2004144582.tif 000007
算術平均傾斜（Δａ）
図８に示すように、抽出曲線を一定間隔ΔＸで横方向に区切り、各区間内における抽出曲線の終始点を結ぶ線分の傾き（角度）（ｔａｎ−１・ΔＹｉ／ΔＸ）の絶対値を求め、その値を平均したものをΔａという。
【０１０９】
【式６】
2004144582.tif 000008
二乗平均傾斜（Δｑ）
図８に示すように、抽出曲線を一定間隔ΔＸで横方向に区切り、各区間内における抽出曲線の終始点を結ぶ線分の角度に二乗値の平均を求め、その値の平方根をΔｑという。
【０１１０】
【式７】
2004144582.tif 000009
負荷曲線（ＢＡＣ）
図９に示すように、負荷長さ率（ｔｐ）の値を横軸に、抽出曲線の高さ（切断する高さ）方向を縦軸にとってプロットしたグラフである。
ゆがみ（Ｒｓｋ）
振幅分布曲線の中心線に対する対称性を示すパラメータを数値で示したものである。
【０１１１】
なお、振幅分布曲線とは、図１０に示すように抽出曲線の最も高い山頂と最も深い谷底との間を等間隔に分割し、２本の平行線内の領域に存在するデータの数ｎと全データＮとの比を横軸に、抽出曲線の高さ方向を縦軸にとってプロットしたグラフである。
【０１１２】
【式８】
2004144582.tif 000010
本実施形態の硬度判定方法において、これらのパラメータの一により、又はこれらを組み合わせることにより表面粗さの比較がされており、本実施形態にあっては、表面粗さを比較する基準として主として振幅に関するパラメータを用いている。
【０１１３】
これらのパラメータは、硬度の異なる複数の基準材に対して一定の加工条件でブラスト加工を行うことにより、及び／又は硬度を共通する基準材に対して異なる加工条件でブラスト加工を行うことにより形成された基準材の表面形状をサンプリングすることにより得ることが好ましく、このようにしてサンプリングされたパラメータから、硬度変化と表面粗さとの関係、加工条件の変化と表面粗さとの関係を例えば数式やグラフ等の形で取得し、この取得された数式やグラフを比較・判定の際の基準として使用してもよい。
【０１１４】
このように、両者の関係を数式やグラフの形で取得する場合には、前述の実施形態１の場合と同様に、例えば下記のようなデータを取得しておく。
【０１１５】
・基準材の硬度との関係においては、
表面粗さと硬度との関係を示す式乃至はグラフ（加工条件及びパラメータ別）
・ブラスト加工条件との関係においては、
投射速度による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
投射量による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
投射角度による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
投射距離による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
粒径による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
研磨材の種類による表面粗さの変化（硬度及びパラメータ別）
また、その他、判定判定の際に生じる誤差となる要素については、これを修正した状態で判定対象成品の硬度が判定できるよう、下記事項につき補正値や誤差の範囲を算出して取得しておくことが好ましい点についても、前述の実施形態１の場合と同様である。
研磨材の形状のばらつきの影響
研磨材の粒径のばらつきの影響
研磨材の硬度のばらつきの影響
噴射速度のばらつきの影響
噴射距離、噴射角度のばらつきの影響
噴射圧力による投射速度の変化（ブラストマシンがエア式の場合）
投射方式の違いによる投射速度のばらつき
初期面粗度の影響
尚、前記初期面粗度による影響はブラスト加工により表面に形成される面粗度との関係によっても異なるため、その考慮方法は状況に応じて異なるが、基本的には初期面粗度は振幅に関するパラメータで３０％以下であることが望ましい。
【０１１６】
２．その他の工程
以上のようにしてサンプリングが行われると、判定対象成品の硬度判定の準備が完了して硬度判定が可能となる点については、前述の実施形態１の場合と同様である。
【０１１７】
そして、判定対象成品に対してブラスト加工を行うことにより、その表面に圧痕を形成する点についても、前述の実施形態１の場合と同様である。
【０１１８】
このようにして、判定対象成品の表面に圧痕が形成されると、圧痕の形成された後の判定対象成品の表面形状が、表面粗さという観点を基準として測定される。
【０１１９】
判定対象成品の表面粗さを測定する方法については、前述の基準材と同様の測定方法を使用することができるが、基準材と必ずしも同一の方法で測定する必要がない点については前述の実施形態１の場合と同様である。
【０１２０】
また、判定対象成品の表面粗さは、前述のサンプリング工程について説明したパラメータを使用して評価され、サンプリングの際に取得されたパラメータと同一のパラメータにより判定対象成品の表面粗さが評価される。
【０１２１】
この様にして判定対象成品の表面粗さが測定されると、この表面粗さを基準としてサンプルデータとの比較を行うことにより判定対象成品の硬度判定が行われるが、その方法については、痕径が表面粗さを示すパラメータに置き換わった点を除き前述の実施形態１において説明した内容と共通であることからその説明を省略する。
【０１２２】
〔実施形態３〕
以上説明した実施形態１及び実施形態２にあっては、比較判定工程における基準として、圧痕の痕径、又は表面粗さのいずれか一方のみを使用して硬度判定を行う場合を例として説明したが、本発明の硬度判定方法にあっては、ブラスト加工後の判定対象成品より、形成された個々の圧痕サイズを測定可能な場合には前述の実施形態１において説明した圧痕のサイズを基準とした比較・判定を行い、ブラスト加工後の判定対象成品に形成された圧痕が重なり合う等して個々の圧痕サイズの測定が困難な場合には、前述の実施形態２において説明した表面粗さを基準とした比較・判定を行うものとしても良い。
【０１２３】
このように、比較・判定の際の基準を切り替えることにより、ブラスト加工後の判定対象成品の状態に合わせて適切な比較・判定の基準を適用することが可能となる。
【０１２４】
このように、比較・判定に際して圧痕サイズと表面粗さという２つの基準を使用する場合には、両基準の切り替えのための基準が決定されている必要がある。
【０１２５】
この切り替え基準としては、例えばブラスト加工後の判定対象成品の表面形状を測定し、圧痕のサイズを測定可能である場合には圧痕のサイズを比較の基準とし、一方、カバレージが高い等、個々の圧痕サイズの測定が困難な場合には表面粗さを基準とした比較判定に切り替える等、加工後の判定対象成品の表面形状に応じてこの切り替えを適宜行うものとしても良いが、本実施形態にあっては予め切り替え基準となるカバレージを設定しておき、ブラスト加工後の判定対象成品のカバレージが、この設定されたカバレージ未満である場合には圧痕のサイズを基準とした比較・判定を行い、設定されたカバレージ以上である場合には、表面粗さを基準として比較・判定を行うよう構成している。
【０１２６】
ブラスト加工により形成される圧痕は、一般に５０％を越えると重なり合いが著しく個々の圧痕サイズを測定することが困難となることから、この切り替え基準とするカバレージを、例えばカバレージ５０％のように設定することも可能であるが、各種条件等によりカバレージ５０％以下であっても圧痕の重なり合いが著しく、個々の圧痕サイズを測定することが困難な場合や、カバレージ５０％以上であっても個々の圧痕を測定することが可能な場合等も存在する等、個々の圧痕を測定可能な範囲は概ねカバレージ３０〜６０％の範囲で変動するものであることから、本実施形態にあっては、前述の基準のサンプリング工程において基準材の表面形状を測定する際に、個々の圧痕サイズの測定限界となるカバレージについてもこれを求めておき、この求められたカバレージを前述の切り替え基準として使用している。従って、本実施形態においてこの切り替え基準は、例えばブラスト加工条件毎に異なる切り替え基準が設定される場合もある。
【０１２７】
以上のようにして比較・判定の際に使用される基準として、圧痕のサイズ、表面粗さという２つの基準を択一的に使用する本実施形態の硬度判定方法にあっては、比較・判定に際して先ずブラスト加工後の判定対象成品のカバレージを測定する必要がある。
【０１２８】
このカバレージの測定は、判定対象成品を目視することにより、又はＣＣＤカメラにより撮影された映像や顕微鏡写真等に基づき、これより算出されたカバレージにより、いずれの基準による比較・判定を行うかを振り分けることもできるが、この方法による場合にはカバレージの算出が比較的煩雑となる。
【０１２９】
そこで、本実施形態にあっては、前述の表面粗さを示す各パラメータが、例えば波長に関するパラメータにあってはカバレージの増大と共に増大し、カバレージが１００％を越えても増大し、また、傾斜に関するパラメータがカバレージが１００％となる迄はカバレージの増大と共に増大すること等、カバレージとの間に一定の関係を有することに着目し、サンプリング工程において基準材の表面粗さとカバレージとの関係についてもこれを予め求めておき、判定対象成品の表面粗さが判れば、この判定対象成品のカバレージを算出乃至は推定できるよう、サンプリング工程においてこのような表面粗さとカバレージ間の換算を可能とするデータを取得しておく。
【０１３０】
硬度判定に際しては、先ず判定対象成品に対してブラスト加工を行い、その表面に圧痕を形成する。
【０１３１】
ブラスト加工により圧痕の形成された判定対象成品の表面形状は、前述した測定手段を使用してその表面形状が測定される。
【０１３２】
前述のように、判定対象成品の表面粗さより判定対象成品に形成された圧痕のカバレージを算出する本実施形態にあっては、この判定対象成品の表面形状の測定は、表面粗さの測定を可能とするものである必要があり、本実施形態にあっては前述のプローブ（触針）による測定やレーザ光の反射により判定対象成品の表面凹凸形状を測定し、その測定により得られた凹凸形状を、前述の表面粗さを表示すパラメータに換算する。
【０１３３】
前述のように予め表面粗さとカバレージ間の換算を可能とするデータが取得されていることから、換算された表面粗さに関するパラメータからは容易に判定対象成品のカバレージを算出することができる。本実施形態にあっては、このカバレージの算出を振幅分布に関するパラメータである「ゆがみＲｓｋ」により求めている。
【０１３４】
このようにして算出されたカバレージが、切り替え基準として設定されたカバレージに満たない場合には、この判定対象成品は前述の実施形態１において説明したと同様、圧痕サイズを基準とした比較・判定が行われる。この比較・判定工程において基準として使用される圧痕のサイズ、本実施形態にあっては痕径は、前述の表面粗さを測定する際に同時に取得可能としておくことが好ましい。
【０１３５】
一方、判定対象成品に形成された圧痕のカバレージが設定されたカバレージを越える場合には、この判定対象成品は前述の実施形態２において説明したと同様に表面粗さを基準とした比較・判定が行われ、これに基づいて判定対象成品の硬度が判定される。
【０１３６】
〔硬度判定方法４〕
前記硬度判定方法１〜３では、基準面が判定対象とは別個独立した成品である基準材に設けられている場合を例として説明したが、本実施形態にあっては、同一の成品上の異なる部分、例えば隣接した部分をそれぞれ判定対象部及び基準面として、判定対象の硬度を判定する例を示す。
【０１３７】
本実施形態の硬度判定方法にあっても、ブラスト加工後の基準面の形状と、判定対象部の表面形状を比較することにより、基準面の硬度を基準として判定対象部の硬度を判定するものである点において、基本的な発想を前述の実施形態１〜３と共通するものであるが、基準面が判定対象部と同一成品上に存在しているという相違点から、前記実施形態１〜３の硬度判定方法においてはいずれの実施形態においても行われていた基準のサンプリングは行われず、以下のようにして判定対象成品の判定が行われる。
【０１３８】
１．基準面及び判定対象に対するブラスト加工工程
本実施形態における硬度判定方法にあっては、まず、基準面及び判定対象部を有する成品に対して、同一の加工条件でブラスト加工を行う。
【０１３９】
このブラスト加工は、基準面及び判定対象部のそれぞれに対して別個に行うこともできるが、基準面と判定対象部分とが同一成品上に形成されており、個々にブラスト加工する場合に比較して工程数を減らすことができることから、本実施形態にあってはこのブラスト加工を同時に行うことにより、基準面及び判定対象部のブラスト加工を一工程で行っている。
【０１４０】
このブラスト加工は、基準面及び判定対象部の少なくともいずれか一方に対して圧痕を形成可能な条件において行われ、例えば予め硬度が判明している基準面よりも硬度の高いショットを投射することにより行うが、判定対象部分の硬度が基準面に対して低いことが予め予測可能な場合には、基準面よりも低硬度のショットを投射して行うものであっても良い。
【０１４１】
なお、本工程において行われるブラスト加工は、前述のように基準面及び判定対象部の少なくとも一方に対して圧痕を形成することができる条件で行われるものであれば、他の条件については特に限定されない。
【０１４２】
２．比較・判定工程
以上のようにして、基準面及び判定対象部に対してブラスト加工が終了すると、基準面及び／又は判定対象部にショットの衝突により生じた圧痕が形成される。
【０１４３】
基準面及び判定対象部分のいずれにも圧痕が形成されており、かつ、この圧痕の形成された後の基準面及び判定対象部の形状が、形成された圧痕のサイズや表面粗さなどを基準として同一と評価し得る場合には、判定対象部分が基準面と同一の硬度を有するものであると判定するとができ、また、基準面及び判定対象部のいずれに対しても圧痕が形成されている場合であっても、判定対象部分の表面形状が、形成された圧痕のサイズや表面粗さを基準として相違すると評価できる場合には、この相違に基づき判定対象部が基準面とは異なる硬度であることや、判定対象部分が基準面に対して高い又は低い硬度を有することが判定できる。
【０１４４】
基準面に対してのみ圧痕が形成され、判定対象部に対して圧痕が形成されていない場合には、判定対象部分は基準面に対して高い硬度を有することを判定することができ、また、逆に判定対象部に対してのみ圧痕が形成され、基準面に対して圧痕が形成されていない場合には、判定対象部は基準面に対して低い硬度を有すると判定することができる。
【０１４５】
このような硬度判定方法は、例えば全体的に均一な表面硬度を有することが要求される成品の検査、金属成品に対する焼き入れの確認、部分焼き入れの確認等において有効に使用することができる。
【０１４６】
例えば、焼き入れがされた金属成品に正確に焼き入れが行われているか否かを確認するための検査に本実施形態の硬度判定方法を利用する場合を例として説明すると、金属成品中の焼き入れがされた部分は、焼き入れ前の成品に対して硬度が上昇するものであるが、この焼き入れが正しく行われた部分を前述の基準面とし、焼き入れが行われていない部分、すなわち、不良箇所を判定対象部とし、一例として判定対象部よりも高硬度で、基準面よりも低硬度のショットを投射することにより前述のブラスト加工を行うと、正しく焼き入れが行われた基準面に対しては圧痕が形成されないが、不良個所である判定対象部には圧痕が形成されるため、この圧痕が形成された部分は基準面よりも低硬度であること、すなわち焼き入れが行われていないか、不十分であることを確認することができる。
【０１４７】
〔硬度判定システム〕
以上説明した本発明の硬度判定方法は、例えばこれをコンピュータにより実現される硬度判定システム１により行わせることが可能である。このような硬度判定システム１の一例を図１に示す。
【０１４８】
なお、図１に示す実施形態にあっては、後述するように、判定対象成品に対するブラスト加工の制御を行うブラスト加工制御手段や、ブラスト加工後の判定対象成品の表面形状を測定するための測定装置の制御を行う測定制御手段を備える構成例を示しているが、本発明の硬度判定システムは、ブラスト加工後の判定対象成品の表面形状を測定することにより得られた判定対象データの入力を受け、この判定対象データを記憶手段内に記憶されている後述の基準データと比較することにより、判定対象データから判定対象成品の硬度を判定することができるものであれば、必ずしも前述のブラスト加工制御手段や測定制御手段を備えるものである必要はない。
【０１４９】
図１に示す本発明の硬度判定システムにあっては、判定対象成品に対して行われるブラスト加工条件を入力するための入力手段１０と、この入力手段１０を介して入力された条件に従いブラスト加工装置５０を制御して、判定対象成品の表面にブラスト加工を行うブラスト加工制御手段２１と、前記ブラスト加工後の前記判定対象成品の表面形状を測定する測定装置６０を制御すると共に、測定装置６０により測定された前記判定対象の表面形状を判定対象データとして取得する測定制御手段２２、前記測定対象データと比較する前述の基準データを記憶する記憶手段４０、前記判定対象データと前記基準データとを比較して、前記判定対象成品の硬度を前記基準データとの比較結果に基づいて判定する比較・判定手段２３、及び前記比較・判定手段２３による判定結果を出力する出力手段３０を備えている。
【０１５０】
（入力手段）
前述の入力手段１０は、判定対象成品に対して行われるべきブラスト加工条件の入力、各種動作の指示等を入力するためのもので、これらの入力が可能なものであれば既知のキーボードやマウス、タッチパネル等の各種の入力手段を使用することができる。
【０１５１】
なお、後述する記憶手段４０に記憶されている基準データが、単一のブラスト加工条件下において取得されたデータであり、判定対象成品に対するブラスト加工条件についてもこの基準データを取得するために使用されたブラスト加工条件に限定され、選択の余地がない場合には、加工条件を入力するための入力手段は必ずしも設ける必要はない。
【０１５２】
（記憶手段）
前述の記憶手段４０は、後述する測定制御手段２２を介して取得された判定対象成品の表面形状、その他の判定対象データに基づき、判定対象成品の硬度を判定するために必要なデータ（基準データ）が少なくとも記憶されたものであり、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等のいずれの形態によるものであっても良い。
【０１５３】
もっとも、基準データの取得、記憶を本硬度判定システムのユーザにおいて行うことを可能とする場合には、このデータの追加、削除、変更等を可能とすべく、ＲＡＭ等のデータの保存、書き換えを可能とする記憶手段であることが好ましい。
【０１５４】
本実施形態にあっては基準材の表面形状を測定することにより得られた前述の基準データの他、この基準データと相互に関連付けて付随するデータが記憶され、いずれかをキーとして検索することにより、関連付けて記憶された他の付随データを抽出可能にされている。
【０１５５】
基準データと相互に関連付て記憶する前述の付随データとしては、前述の硬度判定方法において説明した、「サンプリング工程」において取得された各種のデータを含み、この硬度判定システムで行われる硬度判定の種類に応じて必要なデータが記憶されている。
【０１５６】
本実施形態にあっては、基準材の硬度や材質、サンプリングに際して行われたブラスト加工条件等がこの基準データに付随する付随データとして記憶れさている。
【０１５７】
また、硬度別、加工条件別のサンプリングが行われている場合には、基準材の硬度変化に対する表面形状の変化の関係、加工条件の変化に対する表面形状の変化の関係をそれぞれ加工条件別、硬度別に数式やグラフの形式で記憶することもでき、また、加工条件における各種ばらつきに基づく補正値、測定された表面凹凸形状から痕径や表面粗さ、カバレージを換算するための換算データ等が必要に応じて付随データとして記憶されている。
【０１５８】
なお、本実施形態にあっては、前述の基準データは、記憶手段内に形成された基準データファイル内に格納されていると共に、前述の付随データがある場合には、これも基準データファイル内に格納するものとして説明するが、これらのファイル内の領域の分け方は図示の実施形態に限定されない。
【０１５９】
また、本実施形態にあっては、この記憶手段は、必要に応じて前記入力手段により入力された硬度判定対象成品に関するデータを格納する判定対象データファイル、及び、本システムを実現させるためのプログラムを格納するプログラムファイル等を備えているが、これらをはそれぞれ別個の記憶手段に記憶するものとしても良く、その構成は図示の例に限定されない。
【０１６０】
（ブラスト加工制御手段）
ブラスト加工制御手段２１は、前記入力手段１０により入力されたデータを元に、記憶手段４０に予め記憶されているプログラムに従ってブラスト加工装置５０を制御するものであり、本システム１を構成する前述のコンピュータシステムのＣＰＵ２０が、前記記憶手段４０に記憶されたプログラムを実行することにより実現する手段である。
【０１６１】
このブラスト加工制御手段２１により制御されたブラスト加工装置５０は、硬度判定対象である成品に入力された所定の加工条件でブラスト加工を行う。
【０１６２】
なお、ブラスト加工装置５０は、本発明の硬度判定システム１により必ずしも直接制御する必要はなく、例えば本硬度判定システム１とは別個に設けられたブラスト加工装置により、判定対象成品をブラスト加工するよう構成しても良い。この場合には、ブラスト加工制御手段２１はこれを設ける必要はない。
【０１６３】
（測定制御手段）
測定制御手段２２は、前述のブラスト加工装置５０によりブラスト加工が完了した前記判定対象成品の表面形状を測定する測定装置６０を、前述の記憶手段４０内に記憶されているプログラムに従って制御すると共に、測定装置６０を介して取得された判定対象成品の表面形状に関するデータを判定対象データとして取得するものであり、前記ブラスト加工制御手段２１同様、本システム１を実現するコンピュータシステムのＣＰＵ２０が、前記記憶手段４０に記憶されたプログラムを実行することにより実現する手段である。
【０１６４】
なお、測定装置６０は、本発明の硬度判定システム１により必ずしも直接制御する必要はなく、例えば本硬度判定システム１とは別個に設けられた測定装置６０により、判定対象成品の表面形状を測定すると共に、このようにして測定されたデータを前述の入力手段１０、その他の入力手段を介して本システム１に入力するよう構成しても良い。この場合には、測定制御手段２２はこれを設ける必要はない。
【０１６５】
（比較・判定手段）
比較・判定手段２３は、前記測定制御手段２２により取得された判定対象データを、記憶手段４０に記憶された基準データと比較し、又は基準データとして記憶されている数式やグラフ、換算データ等に当てはめて、判定対象成品の表面硬度を判定するものであり、前述のブラスト加工制御手段２１及び測定制御手段２２同様、前述のコンピュータシステムを構成するＣＰＵ２０が、前記記憶手段４０に記憶されたプログラムを実行することにより実現する手段である。
【０１６６】
（出力手段）
出力手段は、前記比較・判定手段２３による硬度判定の結果を出力するものであり、ＣＲＴ、液晶等の表示装置やプリンタ等の既知の各種の出力手段乃至は表示手段を使用することができる。
【０１６７】
〔使用方法及び動作〕
以上のように構成された本発明の硬度判定システム１の使用方法及び動作について説明する。
【０１６８】
この硬度判定システム１の基本動作は、図２に示すように、「加工条件の入力」、「ブラスト加工」、「判定対象成品の表面形状の測定」、「比較・判定」及び「判定結果の表示」から成り、以下、各工程についてそれぞれ説明する。
【０１６９】
なお、以下に示す例にあっては、本発明の硬度判定システム１が前述した硬度判定方法のうちの実施形態３として示した方法を実行するシステムとして構成されている場合を例として示すが、本発明の硬度判定システムの動作はこれに限定されず、例えば前述した硬度判定方法中、実施形態１及び実施形態２として示した方法を実現するものであっても良い。
【０１７０】
（加工条件の入力）
まず、入力手段１０を介して判定対象成品に対して行われるブラスト加工条件の入力を行う。
【０１７１】
入力手段１０により入力されたこれらのデータは、前述の記憶手段４０に設けられた判定対象データファイル中に格納され、ブラスト加工制御手段２１によるブラスト加工装置５０の制御の際や、比較・判定手段２３による硬度判定において、判定対象データに付随するデータとして使用される。
【０１７２】
尚、前記加工条件は、上述の硬度判定方法において説明したようにショット及びブラスト条件から成り、ショットに関するデータとしては粒径、形状、材料、硬度等、ブラスト条件として投射方式、投射速度、投射量等、様々な項目があるが、本実施形態に示すように硬度判定システムにより制御されるブラスト加工装置が特定されている場合には、この投射方式については予め入力しておくことができ、各判定毎に入力することを要しない。
【０１７３】
硬度判定の正確性を考慮すれば、判定対象成品に対して行われるブラスト加工は、既に記憶手段４０にデータが記憶されている基準データを取得する際に使用されたと同一の加工条件とすることが好ましく、このように基準データ取得の際に使用されたと同一の加工条件を入力する場合には、例えばサンプルデータとして記憶されている加工条件の組み合わせの一覧をＣＲＴ等の表示手段３０に表示し、又は、加工条件の一部が入力手段１０を介して入力されると、基準データ取得の際の加工条件のうち、この入力された条件を包含する条件を組合せて成る加工条件の一覧を記憶手段４０より呼び出して画面上に表示し、この表示された加工条件からマウス等によるポインタの操作などにより希望する条件を選択することにより、加工条件の入力が終了するよう構成しても良い。
【０１７４】
（判定対象成品に対するブラスト加工）
このようにして、ブラスト加工条件の入力が完了すると、この入力された条件は記憶手段４０に設けられた判定対象データファイル４２に格納されると共に、ブラスト加工制御手段２１がこの入力された条件に従ってブラスト加工装置５０を制御する。
【０１７５】
（判定対象成品の表面形状の測定）
このようにして、ブラスト加工制御手段２１により制御されたブラスト加工装置５０により、判定対象成品に対するブラスト加工が終了すると、このようにしてブラスト加工がされた判定対象成品は測定装置６０によりその表面形状が測定される。
【０１７６】
判定対象成品の表面形状の比較が前述の基準データとして記憶手段４０に記憶されている基準材の表面形状と圧痕のサイズを基準として行われる場合には、測定装置６０は判定対象成品の表面形状として圧痕のサイズ、例えば痕径を測定し、前述の比較が表面粗さを基準とする場合には、表面粗さを測定するが、本実施形態にあっては測定装置６０として硬度判定方法におて例示したレーザ測定器を使用し、判定対象成品の所定の横断方向に対する表面凹凸形状を測定している。
【０１７７】
このようにして、測定装置６０により測定された判定対象成品の表面凹凸形状は、判定対象データとして測定制御手段２２により取得され、前述の判定対象データファイル４２に格納されたブラスト加工条件と共に比較・判定手段２３に入力される。
（比較・判定及び判定結果の表示）
判定対象成品を測定することにより得られた判定対象データの入力を受けた比較・判定手段２３は、この入力された判定対象データをもとに、判定対象成品の表面硬度を判定する。
【０１７８】
判定に際し、比較・判定手段は先ず、図３に示すように入力された判定対象データが判定に使用可能であるか否かを判定し（Ｓ１）、入力された判定対象データより判定対象成品の硬度を判定することができない場合、例えば判定対象成品の表面に圧痕が形成されておらず、基準データファイル中に格納されたデータとの比較ができない場合や、基準データファイル中に相応する基準データが存在しない場合等には、比較・判定手段は硬度の判定を行わず、エラーの判定をし、これを受信した出力手段はエラーメッセージを表示する（Ｓ２）。
【０１７９】
前述のように、判定対象成品の表面に圧痕が形成されない場合や、相応する基準データが存在しないというエラーは、判定対象成品に対するブラスト加工条件を変更することによりその殆どが回避できることから、前述のようなエラーメッセージとして出力手段には、例えば「加工条件をチェックしてください」とのエラーメッメッセージを出力するように設定しても良い。
【０１８０】
入力された判定対象データが、判定対象の硬度判定に使用可能である場合には、比較・判定手段２３は基準データファイル４１に記憶された換算データを使用して判定対象成品のカバレージを算出する。
【０１８１】
そして、算出されたカバレージが予め記憶された圧痕の測定限界値として設定されたカバレージ未満であるか否かを判断し（Ｓ３）、算出されたカバレージが、測定限界のカバレージ未満である場合、比較・判定手段２３は判定対象データより判定対象成品の表面に形成された圧痕の痕径を算出し、基準データから、判定対象成品と同一のブラスト加工条件により取得された基準データを抽出する（Ｓ４）。このとき、基準データとして該基準材に形成された圧痕によるカバレージが記憶されている場合には、基準材の抽出に際してはカバレージによる絞りをかけても良い。
【０１８２】
その後、比較・判定手段は抽出された基準データ中に判定対象データと同一の痕径を示す基準データをさらに抽出し（Ｓ５）、判定対象成品が、この抽出された基準データを取得する際に用いた基準材と同一の硬度であると判定する（Ｓ６）。
【０１８３】
痕径による絞り（Ｓ５）に際して、判定対象データと同一の痕径を示す基準データが存在しない場合には、比較・判定手段は、この基準データのうち最も判定対象データに近い数値等を示すデータを抽出し、基準データファイルに記憶されている、硬度の変化に対する痕径又は表面粗さの変化の関係を示す数式やグラフに基づいて、両データの差から硬度の補正値を算出し、判定対象データに最も近いデータとして抽出された基準データを取得する際に使用された基準材の硬度を、前記算出された補正値により補正して（Ｓ８）、前記判定対象成品の硬度として判定する。
【０１８４】
また、加工条件による絞り（Ｓ４）に際し、判定対象成品のブラスト加工に使用された加工条件と同一の加工条件において取得された基準データが前記基準データファイル４１内に格納されていない場合には、比較・判定手段は前記基準データファイル内に格納されているブラスト加工条件の変化に対する基準材の表面形状の変化の関係を示す数式やグラフ等に基づき、判定対象成品のブラスト加工条件と近似したブラスト加工条件（例えば、加工条件のうちの一つのみが相違するもの）でブラスト加工することにより得られた基準データを抽出する。そして、判定対象成品に対する加工条件と、抽出された基準データを取得する際に使用されたブラスト加工条件との相違に基づき、この相違に基づく表面形状の相違を補正値として算出し、この算出された補正値で基準データを補正し（Ｓ７）、この補正後の基準データ中から判定対象データと同一、もしくは最も近い基準データを抽出する（Ｓ５）。
【０１８５】
判定対象データと同一の数値を示す基準データが抽出された場合には、比較・判定手段は判定対象成品の硬度をこの抽出された基準データを取得する際に使用した基準材の硬度と同一の硬度と判定する（Ｓ６）。
【０１８６】
抽出された基準データが、判定対象データと相違するものである場合には、比較・判定手段は前述の場合と同様、両データの相違から硬度の補正値を算出し、この抽出された基準データの取得に使用された基準材の硬度に、算出された補正値を加味し（Ｓ８）、この補正後の硬度を判定対象成品の硬度と判定する（Ｓ６）。
【０１８７】
比較・判定手段は、判定対象成品のカバレージが設定された測定限界値のカバレージ以上であると判断した場合には、入力された判定対象データを表面粗さを示すパラメータに変換すると共に、このパラメータに基づいて前述の痕径による比較と同様の方法で判定対象成品の硬度を判定する（Ｓ９〜Ｓ１２）。
【０１８８】
以上説明した本発明の硬度判定システム１にあっては、既に記憶手段４０内に記憶されている基準データ等との比較のみにおいて、判定対象成品の硬度を判定可能に構成した例を説明したが、前述の測定機により測定された測定データを前述の記憶手段に記憶可能に構成して、ユーザーにおいて適宜データのサンプリングを可能な構成としても良い。
【０１８９】
【発明の効果】
以上説明した本発明の硬度判定方法によれば、ブラスト加工という比較的簡易な方法を利用して成品の硬度を判定することができ、従来の各種硬さ試験法と比較して硬度判定の効率化を図ることができる。
【０１９０】
また、従来の硬さ試験法にあっては、局所的にしか硬度を測定することができず、成品全面についての硬度判定等は困難であったが、本発明の硬度判定方法によれば、ブラスト加工は一度で広範囲に行なうことができるため、成品全面の硬度判定等にも好適に使用することができる。
【０１９１】
さらに、従来の硬さ試験法では、圧子による圧痕が局所的に形成されるため、その圧痕がが不自然に目立ち、成品の美観を損ねるという問題があった。しかし、本発明の硬度判定方法においては、前記圧痕の形成をブラスト加工により行なうため、ショットのサイズを変更すれば圧痕を小さくすることも可能であり、また、多数の圧痕を広範囲に形成すれば梨地加工等の効果を発揮することができるため、美観を損ねるという問題を回避することができる。
【０１９２】
また、前記従来の硬さ試験法による圧痕は応力集中等を引き起こすおそれがあったが、本発明の硬度判定法では、前記応力集中を引き起こすおそれがなく、むしろ、ブラスト加工によってショットピーニング効果が発揮され、疲れ強さの向上等を図ることができる。
【０１９３】
前記ショットピーニングをはじめ、種々の目的でブラスト加工を施すことが決定している成品については、それらの効果と共にブラスト加工直前の前記成品の硬度判定を行なうことができ、本発明の硬度判定方法を好適に使用することができる。
【０１９４】
本発明の硬度判定方法は、硬度判定の基準となる基準面との比較によって成品の硬度を判定するものであり、前記成品の硬度を従来の硬さ試験法による数値として判定する場合であっても、当該数値の算出は前記基準面（基準材）について行なわれるものであるため、成品は前記従来の硬さ試験法に規定される形状、大きさ等とする必要はなく、ブラスト加工を施すことができれば特に制限されない。
【０１９５】
また、上述するように従来の硬さ試験方法を基準面に対して使用し、成品の硬度判定に間接的に使用する場合であっても、前記成品に対して個別に既存の硬さ試験を行なうわけではないため、成品の硬度判定を効率的に行なうことができる点に変わりはない。
【０１９６】
前記基準面を硬度別に各種そろえておき、また、各基準面に関するデータをサンプリングして収集しておけば、成品の硬度判定の際に当該サンプルデータから必要なデータのみを抽出すればよいため効率がよく、また、サンプルデータに含めるサンプルの数が増えるほど硬度判定の精度が増すという利点がある。
【０１９７】
さらに、前記サンプルデータについて、各種項目別に統計処理を行ない、結果を数式化、グラフ化等しておけば、成品の硬度判定の際に前記数式、グラフ等に当該成品のデータを当てはめることによって、より効率的に硬度を判定することができる他、硬度や加工条件が同一又は近似するサンプルが存在しない場合であっても、硬度を判定することができる。
【０１９８】
前記サンプルデータ以外にも、加工条件のばらつきによる測定結果のずれや、初期面粗度の影響等を考慮することにより、硬度判定の正確性を向上させることができる。
【０１９９】
また、前記硬度判定対象である成品の硬度が数値として必要でなく、ある基準又は範囲との関係で判定できればよい場合、前記サンプルを従来の硬さ試験法で測定しなくとも、サンプルと成品の圧痕の大きさ又は面粗度を比較することにより成品の硬度が前記サンプルを基準として高いか、低いか等を判定することができる。そのため、基準となるサンプルがある場合には、硬さ別サンプルを作成しなくてもよい。
【０２００】
本発明は、成品の硬度判定に使用されるものであるため、例えば、成品に対して焼入れ処理を行なった結果、当該成品が所定の硬度まで向上しているか、または所定の箇所に焼入れが行なわれているか等の確認にも用いることができる。
【０２０１】
また、上記硬度判定方法を利用した硬度判定システムによれば、硬度判定対象である成品の加工条件等を入力するだけで前述した硬度判定を一連の流れで行なうことができるため、前記硬度判定方法を自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の硬度判定システムの一実施形態を示す概略構成図。
【図２】図１の硬度判定システムにおける硬度判定の流れを示すフロー。
【図３】図２における「比較・判定」及び「表示」工程におけるフロー。
【図４】二乗平均粗さ（ＲＭＳ）の説明図。
【図５】最大山高さ（Ｒｐｍ）の説明図。
【図６】最大谷深さ（Ｒｖｍ）の説明図。
【図７】ピークカウント（Ｐｃ）の説明図。
【図８】算術平均傾斜（Δａ）及び二乗平均傾斜（Δｑ）の説明図。
【図９】負荷曲線（ＢＡＣ）の説明図。
【図１０】振幅分布曲線（ＡＤＣ）の説明図。
【符号の説明】
１　硬度判定システム
１０　入力手段
２０　ＣＰＵ
２１　ブラスト加工制御手段
２２　測定制御手段
２３　比較・判定手段
３０　表示手段
４０　記憶手段
４１　基準データファイル
４２　判定対象データファイル
４３　プログラムファイル
５０　ブラスト加工装置
６０　測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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