(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位量測定手段と、を備える押込み試験機であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、前記凹部の底面には、前記変位量測定手段による前記変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられていることを特徴とする押込み試験機。
【請求項２】
前記変位量測定手段は、
前記変位量測定基準部の上面との距離に応じた変位信号を出力する第一の変位計と、
前記圧子軸の変位の基準となる変位基準部材の上面との距離に応じた変位信号を出力する第二の変位計と、
前記第一の変位計及び第二の変位計の各々から出力される変位信号に基づいて、前記第一の変位計の下端と前記変位量測定基準部の上面との距離から前記第二の変位計の下端と前記変位基準部材の上面との距離を減算して前記圧子の変位量を算出する計測制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の押込み試験機。
【請求項３】
前記変位量測定基準部は、前記凹部の前記底面から所定の深さ窪んで形成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の押込み試験機。
【請求項４】
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位量測定手段と、を備える押込み試験機であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、
前記圧子には、前記貫通孔部を介して前記他端部側に露出されるように、前記変位量測定手段による前記変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられていることを特
徴とする押込み試験機。
【請求項５】
前記変位量測定手段は、
前記変位量測定基準部の上面との距離に応じた変位信号を出力する第一の変位計と、
前記圧子軸の変位の基準となる変位基準部材の上面との距離に応じた変位信号を出力する第二の変位計と、
前記第一の変位計及び第二の変位計の各々から出力される変位信号に基づいて、前記第一の変位計の下端と前記変位量測定基準部の上面との距離から前記第二の変位計の下端と前記変位基準部材の上面との距離を減算して前記圧子の変位量を算出する計測制御部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の押込み試験機。
【請求項６】
前記第一の変位計は、前記変位量測定基準部に対し離間して設けられていることを特徴とする請求項２又は５に記載の押込み試験機。
【請求項７】
前記試料を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の押込み試験機。
【請求項８】
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、を備える押込み試験機を用いて、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位測定方法であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、
前記凹部の底面に設けられた変位量測定基準部を基準として、前記変位量の測定を行うことを特徴とする変位測定方法。
【請求項９】
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、を備える押込み試験機を用いて、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位測定方法であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、
前記貫通孔部を介して前記他端部側に露出されるように前記圧子に設けられた変位量測定基準部を基準として、前記変位量の測定を行うことを特徴とする変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押込み試験を行う押込み試験機、及び押込み試験機を用いて押込み試験を行う際の圧子の変位量を測定する変位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料の表面に圧子により荷重を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみに基づいて試料の硬さ等の所定の材料特性を評価する押込み試験機が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
ところで、押込み試験にあっては、加重の負荷、除荷過程における圧子の進入量（変位量）を計測する際に、押込み試験機の機体をはじめ試料載置台や圧子軸等の装置系全体としての剛性の影響が試験結果に反映されることとなる。特に、試験機の剛性は、押込み試験に関する規格（ＩＳＯ１４５７７）に規定されているナノレンジの試験においてはほとんど影響がないが、マクロレンジの試験においては試験結果に大きく影響してしまうといった問題がある。
そこで、例えば、図６に示すように、試料載置台２に載置された試料Ｓに荷重負荷機構部４により押込まれる圧子１の変位量を計測するために、圧子１が取り付けられた圧子軸３０３の上方に設けられて圧子１の変位を測定するための第一の変位計５１と、試料載置台２に載置され、圧子１の変位の基準となる変位基準部材６との距離を測定するための第二の変位計５２とを備え、試料Ｓの表面からの相対変位を計測することにより機体や試料載置台２の変形の影響を受け難くい構成とした押込み試験機３００が開発されている。
【特許文献１】特開２００３−１６１６８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の押込み試験機３００であっても、圧子軸３０３の変形の影響を受け難くすることは困難である。つまり、図６における圧子１の先端から圧子軸３０３の上端面となる変位量測定基準部３３２までのＬ１部分の変形は避けられず、当該押込み試験の試験結果に影響してしまうこととなる。また、高温にて試験する場合には、圧子軸３０３の熱膨張が試験結果に影響を与えてしまうこととなる。そこで、押込み試験機３００の電源投入後に予め高温で所定時間待機するようになっているが、圧子１が高温の試料に接触していない待機状態と測定時に接触した状態とでは、圧子軸３０３の膨張の程度が異なることから、待機時間を長くしても安定した試験結果を得ることが困難となる。
【０００５】
そこで、できる限り圧子１の先端に近い部分からの変位を測定することが好ましいが、ダイヤモンド圧子１の加工は、金属ホルダーにダイヤモンド片を埋め込んだ（取り付けた）後に研磨するようになっていることから、圧子軸３０３の短小化に限界がある。また、圧子軸３０３の長さや太さを著しく変更すると、圧子軸３０３の交換等における当該圧子軸３０３の負荷除荷機構部４による着脱性等の取扱性が低下してしまうといった問題もある。
なお、上記特許文献２等のように、圧子に貫通孔を設け、この貫通孔に挿通させて圧子の変位量を計測するための接触子を設ける構成とした場合には、加工コストが上昇してしまうといった問題もある。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、圧子軸の取扱性を低下させることなく、押込み試験における
圧子軸の変形量を低減することができる押込み試験機、及び変位測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位量測定手段と、を備える押込み試験機であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、前記凹部の底面には、前記変位量測定手段による前記変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられていることを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の押込み試験機において、
前記変位量測定手段は、
前記変位量測定基準部の上面との距離に応じた変位信号を出力する第一の変位計と、
前記圧子軸の変位の基準となる変位基準部材の上面との距離に応じた変位信号を出力する第二の変位計と、
前記第一の変位計及び第二の変位計の各々から出力される変位信号に基づいて、前記第一の変位計の下端と前記変位量測定基準部の上面との距離から前記第二の変位計の下端と前記変位基準部材の上面との距離を減算して前記圧子の変位量を算出する計測制御部と、
を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の押込み試験機において、
前記変位量測定基準部は、前記凹部の前記底面から所定の深さ窪んで形成されてなることを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位量測定手段と、を備える押込み試験機であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、
前記圧子には、前記貫通孔部を介して前記他端部側に露出されるように、前記変位量測定手段による前記変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられていることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の押込み試験機において、
前記変位量測定手段は、
前記変位量測定基準部の上面との距離に応じた変位信号を出力する第一の変位計と、
前記圧子軸の変位の基準となる変位基準部材の上面との距離に応じた変位信号を出力する第二の変位計と、
前記第一の変位計及び第二の変位計の各々から出力される変位信号に基づいて、前記第一の変位計の下端と前記変位量測定基準部の上面との距離から前記第二の変位計の下端と前記変位基準部材の上面との距離を減算して前記圧子の変位量を算出する計測制御部と、
を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項２又は５に記載の押込み試験機において、
前記第一の変位計は、前記変位量測定基準部に対し離間して設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の押込み試験機において、
前記試料を加熱する加熱手段を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、を備える押込み試験機を用いて、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位測定方法であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、
前記凹部の底面に設けられた変位量測定基準部を基準として、前記変位量の測定を行うことを特徴としている。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、
試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸と、前記圧子軸を着脱自在に保持して、当該圧子軸に荷重を負荷する荷重負荷機構部と、を備える押込み試験機を用いて、前記荷重負荷機構部により前記圧子軸に荷重が負荷されることで前記圧子により前記試料にくぼみが形成される際の前記圧子の変位量を測定する変位測定方法であって、
前記圧子軸には、前記圧子が取り付けられた前記一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、
前記貫通孔部を介して前記他端部側に露出されるように前記圧子に設けられた変位量測定基準部を基準として、前記変位量の測定を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、押込み試験機に備わり、荷重負荷機構部により荷重が負荷されることで試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸には、圧子が取り付けられた一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、この凹部の底面には、押込み試験機に備わる変位量測定手段による変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられているので、圧子軸の圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても圧子軸の変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を圧子軸に凹部を形成することにより短くしているので、圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に保持される圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、変位量測定基準部は、凹部の底面から所定の深さ窪んで形成されているので、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べてより短くすることができることとなって、押込み試験における圧子軸の変形量の低減をより適正に図ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、押込み試験機に備わり、荷重負荷機構部により荷重が負荷されることで試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられた圧子軸には、圧子が取り付けられた一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、圧子には、貫通孔部を介して他端部側に露出されるように、押込み試験機に備わる変位量測定手段による変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられているので、圧子軸の圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても圧子軸の変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を圧子軸に貫通孔部を形成し、当該圧子に変位量測定基準部を設けることにより短くしているので、圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に保持される圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項２又は５に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、変位量測定手段には、変位量測定基準部に対し離間して圧子の変位量を測定するための変位計が備えられているので、押込み試験にて、変位量測定基準部に接触する構成の変位計に比べて圧子軸の変形の影響を受け難くなって、押込み試験をより適正に行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、試料を加熱する加熱手段を備えているので、加熱手段により試料を加熱して押込み試験を行った場合に、圧子軸の熱膨張の影響を小さくすることができることとなって、押込み試験をより適正に行うことができる。
【００２２】
また、押込み試験機に備わり、荷重負荷機構部により荷重が負荷されることで試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられ、また、圧子が取り付けられた一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、この凹部の底面には、押込み試験機による変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられているので、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を凹部を形成することにより短くしているので、当該圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に設けられる当該圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００２３】
また、特に、変位量測定基準部は、凹部の底面から所定の深さ窪んで形成されているので、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べてより短くすることができることとなって、押込み試験における圧子軸の変形量の低減をより適正に図ることができる。
【００２４】
また、押込み試験機に備わり、荷重負荷機構部により荷重が負荷されることで試料の表面に押込まれてくぼみを形成する圧子が一端部に取り付けられ、また、圧子が取り付けられた一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、圧子には、貫通孔部を介して他端部側に露出されるように、押込み試験機による変位量の測定の基準となる変位量測定基準部が設けられているので、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を貫通孔部を形成し、当該圧子に変位量測定基準部を設けることにより短くしているので、当該圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に設けられる当該圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、押込み試験機を用いて、荷重負荷機構部により圧子軸に荷重が負荷されることで圧子により試料にくぼみが形成される際の圧子の変位量を測定する方法であり、圧子軸には、圧子が取り付けられた一端部と反対側の他端部から所定の深さ窪んで形成された凹部が設けられ、凹部の底面に設けられた変位量測定基準部を基準として、変位量の測定を行うので、圧子軸の圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても圧子軸の変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を圧子軸に凹部を形成することにより短くしているので、圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に保持される圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、押込み試験機を用いて、荷重負荷機構部により圧子軸に荷重が負荷されることで圧子により試料にくぼみが形成される際の圧子の変位量を測定する方法であり、圧子軸には、圧子が取り付けられた一端部から反対側の他端部に亘って貫通された貫通孔部が設けられ、貫通孔部を介して他端部側に露出されるように圧子に設けられた変位量測定基準部を基準として、変位量の測定を行うので、圧子軸の圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても圧子軸の変形量を低減することができる。
また、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を圧子軸に貫通孔部を形成し、当該圧子に変位量測定基準部を設けることにより短くしているので、圧子軸の寸法を変更することなく、圧子の先端から変位量測定基準部までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機に着脱自在に保持される圧子軸の取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
ここで、図１は、本発明を適用した一実施形態として例示する押込み試験機１００を模式的に示した図であり、図２は、押込み試験機１００の要部構成を示すブロック図である。
【００２８】
本実施形態の押込み試験機１００は、試料Ｓの表面に圧子１により荷重を負荷してくぼみを形成し、当該くぼみに基づいて試料Ｓの所定の材料特性を評価するものである。具体的には、押込み試験機１００は、図１及び図２に示すように、試料Ｓを載置する試料載置台２と、試料Ｓにくぼみを形成する圧子１が先端部に取り付けられた圧子軸３と、圧子軸３にその軸方向に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部４と、圧子１のくぼみ形成時における押込深さを測定する第一の変位計５１及び第二の変位計５２と、試料載置台２上に載置され、圧子軸３の変位の基準となる変位基準部材６と、試料載置台２を加熱するためのヒータ（加熱手段）７と、試料載置台２の温度制御を行う温度制御部８と、試料Ｓの近傍の温度を検出する温度センサ９と、各部を制御して、試料Ｓの硬さを算出する計測制御部１０と、各種設定を行うとともに各種データを表示するための操作表示部１１等を備えている。
【００２９】
試料載置台２は、その載置面２ａに試料Ｓ及び変位基準部材６が載置され（図１参照）、また、ヒータ７及び温度センサ９等が備えられている（図示略）。
なお、試料載置台２は、例えば、熱膨張率の小さい窒化ホウ素からなるセラミックスにより構成されていても良い。
【００３０】
荷重負荷機構部４は、例えば、圧子軸３を着脱自在に把持する把持部４１、磁界内に配置される駆動コイル（図示略）、この駆動コイルに駆動電流を供給する電源（図示略）等を備え、ユーザによる操作表示部１１の操作部（図示略）の所定操作に基づいて所定の試験力が設定されると、計測制御部１０のＣＰＵ１３から出力されＤ／Ａ変換部１６及び増幅部１７を介して電源に入力された駆動指示信号に基づいて、電源から駆動コイルに駆動電流が供給されることで所定の試験力が発生するようになっている。そして、荷重負荷機構部４は、発生した試験力（荷重）を把持部４１により把持された圧子軸３に負荷するようになっている。
【００３１】
次に、圧子軸３について図３を参照して詳細に説明する。ここで、図３は、圧子軸３及び第一の変位計５１を模式的に示した断面図である。
圧子軸３は、例えば、図３に示すように、上下方向に長尺な軸本体部３１の下端部にダイヤモンド製の圧子１がロウ付けにより取り付けられている。即ち、圧子軸３の外形は、例えば、図６に示す従来の押込み試験機３００に備わる圧子軸３０３の外形と略等しくなっている。
軸本体部３１は、例えば、その上端部（圧子１が取り付けられた一端部と反対側の他端部）から刳りぬかれるようにして所定の深さ窪んで形成された凹部３１１が設けられている。凹部３１１の底面は、例えば、略平面状に形成されており、第一の変位計５１（変位量測定手段）による圧子１の変位量の測定の基準となる変位量測定基準部３２を構成している。
なお、圧子１の変位量の測定方法については後述する。
【００３２】
このように、圧子軸３は、その外形が従来のものと略等しくなっている一方で、内部には、所定の深さの凹部３１１が形成されており、当該圧子軸３の圧子１の先端から変位量測定基準部３２となる凹部３１１の底面までの距離Ｌ０が従来の圧子軸３の圧子１の先端から圧子軸３の上端面までの距離Ｌ１に対して短くなっている。
【００３３】
第一の変位計５１及び第二の変位計５２は、例えば、押込み試験にて荷重負荷機構部４により所定の試験力が圧子軸３に負荷されたことに基づいて、圧子１により試料Ｓにくぼみが形成された際の、圧子１の試料Ｓに対する押込深さを測定するためのものである。
具体的には、第一の変位計５１及び第二の変位計５２の各々は、例えば、変位量測定基準部３２及び変位基準部材６の上面に対し離間して設けられた非接触方式のものであり、光反射型や静電容量型の変位計を適用することができる。そして、第一の変位計５１は、例えば、荷重負荷機構部４により圧子軸３に試験力が負荷されることに基づいて、当該第一の変位計５１の下端と変位量測定基準部３２の上面との距離Δｈ１に応じた変位信号を計測制御部１０に出力し、また、第二の変位計５２は、荷重負荷機構部４により圧子軸３に試験力が負荷される際に、当該第二の変位計５２の下端と変位基準部材６の上面との距離Δｈ２に応じた変位信号を計測制御部１０に出力するようになっている。
なお、押込試験における圧子１の試料Ｓに対する押込深さΔｈは、後述する計測制御部１０のＣＰＵ１３の制御下にて、第一の変位計５１の下端と変位量測定基準部３２の上面との距離Δｈ１と第二の変位計５２の下端と変位基準部材６の上面との距離Δｈ２との差に基づいて算出されるようになっている。
【００３４】
また、第一の変位計５１及び第二の変位計５２は、所定の接続部材５３により接続されており、押込み試験に際して機体や試料載置台２の変形の影響を受け難くなっている。
【００３５】
計測制御部１０は、例えば、図２に示すように、荷重負荷機構部４並びに第一の変位計５１及び第二の変位計５２と接続されている。
また、計測制御部１０は、例えば、第一の変位計５１及び第二の変位計５２の各々から出力される変位信号を増幅する各増幅部１１ａ、１１ｂと、増幅された変位信号をＡ／Ｄ変換する各Ａ／Ｄ変換部１２ａ、１２ｂと、各種演算処理を行うＣＰＵ１３と、各種処理の作業領域と記憶領域とを備えるＲＡＭ１４と、形成されるくぼみの寸法算出や試料Ｓの硬さ算出等に係る各種プログラムやデータ等を格納するＲＯＭ１５と、ＣＰＵ１３から出力された荷重負荷機構部４の電源の駆動指示信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部１６と、Ｄ／Ａ変換された駆動指示信号を増幅する増幅部１７等から構成されている。
【００３６】
計測制御部１０のＣＰＵ１３は、ＲＯＭ１５に格納されている各種プログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ１４の作業領域に展開して、この指定プログラムに従った各種処理を実行するものである。
具体的には、ＣＰＵ１３は、変位量測定手段として、第一の変位計５１及び第二の変位計５２の各々から出力される変位信号に基づいて、第一の変位計５１の下端と変位量測定基準部３２の上面との距離Δｈ１から第二の変位計５２の下端と変位基準部材６の上面との距離Δｈ２を減算して圧子１の試料Ｓに対する押込深さΔｈ（くぼみの寸法）を算出するようになっている。
ここで、ＣＰＵ１３は、押込み試験においての圧子軸３の圧子１の先端から変位量測定基準部３２までの部分（距離Ｌ０に相当する部分）の変形を考慮して、予め当該変形に係る補正関数を算出しておき、当該補正関数を用いて押込深さΔｈの補正を行うようにしても良く、これにより、より信頼性の高い圧子１の変位測定を行うことができることとなる。
なお、補正関数の算出にあたっては、変位量測定基準部３２である凹部３１１の底面が略平面状に形成されているために、より信頼性の高い補正関数の想定を容易に行うことができるといった利点がある。
【００３７】
温度制御部８は、例えば、温度センサ９から出力される当該温度センサ９により検出された検出温度に対応する温度信号を増幅する増幅部８１と、増幅された温度信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部８２と、各種演算処理を行うＣＰＵ８３と、各種処理の作業領域と記憶領域とを備えるＲＡＭ８４と、温度制御に係る各種プログラムやデータ等を格納するＲＯＭ８５と、ＣＰＵ８３から出力されたヒータ電源供給部７１（後述）の駆動指示信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部８６と、Ｄ／Ａ変換された駆動指示信号を増幅する増幅部８７等を備えて構成されている。
また、温度制御部８には、例えば、ヒータ電源供給部７１、温度センサ９等が電気的に接続されている。
【００３８】
温度制御部８のＣＰＵ８３は、ＲＯＭ８５に格納されている各種プログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ８４の作業領域に展開して、この指定プログラムに従った各種処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ８３は、例えば、温度センサ９により検出された温度に基づいて、ヒータ電源供給部７１を制御してヒータ７により試料載置台２の温度を調節するようになっている。
【００３９】
操作表示部１１は、例えば、キーボードやマウス等を備え、荷重負荷機構部４が出力する試験力やヒータ７の設定温度の設定、数値データや材料特性評価に関するコマンドの入力や選択等を行う操作部（図示略）と、計測された各種データを表示する表示部（図示略）を備えて構成されている。
【００４０】
次に、押込み試験機１００による材料特性評価としての硬さ試験方法について説明する。
硬さ試験方法は、先ず、押込み試験機１００の試料載置台２に所定の試料Ｓ及び変位基準部材６を載置した後、ユーザによる操作表示部１１の操作部の所定操作に基づいて試験温度の設定、試験実行の指示等が行われる。
すると、温度制御部８のＣＰＵ８３は、温度センサ９の検出温度に基づいて、ヒータ７を制御して、試料載置台２の温度を制御する。
【００４１】
そして、設定温度に温度制御された状態で、ユーザによる操作表示部１１の操作部の所定操作に基づいて試験実行の操作信号が入力されると、荷重負荷機構部４は、駆動コイルに所定の駆動電流を供給して駆動力を発生させ、当該駆動力により圧子軸３をその軸方向に押圧し、移動させることにより、試料Ｓの表面にくぼみを形成させる。
ここで、くぼみ形成の際の圧子１の変位量（押込深さΔｈ）は、圧子軸３の凹部３１１の底面の変位量測定基準部３２を基準として第一の変位計５１により計測される当該第一の変位計５１の下端と変位量測定基準部３２の上面との距離Δｈ１と、第二の変位計５２により計測される当該第二の変位計５２の下端と変位基準部材６の上面との距離Δｈ２に基づいて、計測制御部１０のＣＰＵ１３により算出される。
また、計測制御部１０のＣＰＵ１３は、算出された押込深さΔｈに基づいて試料Ｓの硬さを算出する。
【００４２】
以上のように、本実施形態の押込み試験機１００によれば、試料Ｓの表面に押込まれてくぼみを形成する圧子１が下端部に取り付けられた圧子軸３には、上端面から所定の深さ窪んで形成された凹部３１１が設けられ、この凹部３１１の底面には、第一の変位計５１による圧子１の変位量の測定の基準となる変位量測定基準部３２が設けられているので、圧子軸３の圧子１の先端から変位量測定基準部３２までの距離Ｌ０を従来の圧子軸のそれに比べて短くすることができることとなって、マクロレンジの押込み試験であっても圧子軸３の変形量を低減することができる。特に、ヒータ７により試料Ｓが高温に加熱された押込み試験において、圧子軸３の熱膨張の影響を小さくすることができることとなって、押込み試験をより適正に行うことができる。
また、圧子１の先端から変位量測定基準部３２までの距離Ｌ０を圧子軸３に凹部３１１を形成することにより短くしているので、圧子軸３の寸法を変更することなく、即ち、圧子軸３の外形を従来のものと略等しくした上で、圧子１の先端から変位量測定基準部３２までの距離を短くすることができることとなり、押込み試験機１００に着脱自在に保持される圧子軸３の交換等における取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
このように、押込み試験機１００によれば、圧子軸３の交換等に際してその取扱性を低下させることなく、押込み試験の試験結果に影響する圧子軸３の変形量を低減することができる。
【００４３】
さらに、第一の変位計５１は、変位量測定基準部３２に対し離間して設けられているので、押込み試験にて、変位量測定基準部３２に接触する構成の変位計に比べて圧子軸３の変形の影響を受け難くなって、押込み試験をより適正に行うことができる。
【００４４】
＜圧子軸の変形例＞
上記実施形態では、圧子軸３として、凹部３１１の底面が変位量測定基準部３２とされたものを例示したが、圧子軸３の構成はこれに限られるものではない。
即ち、図４に示すように、変形例１の圧子軸１０３は、その凹部３１１の底面の略中央部分が所定の深さ座ぐられるように窪んで形成されており、当該くぼみ部分に変位量測定基準部１３２が設けられている。これによって、圧子１の先端から変位量測定基準部１３２までの距離Ｌ０を、上記実施形態のそれに比べてより短くすることができる。
このように、圧子１の先端から変位量測定基準部１３２までの距離Ｌ０を従来の圧子軸１０３のそれに比べてより短くすることができることとなって、押込み試験における圧子軸１０３の変形量の低減をより適正に図ることができる。
【００４５】
また、図５に示すように、変形例２の圧子軸２０３の軸本体部２３１には、圧子１が取り付けられた下端から反対側となる上端に亘って貫通された貫通孔部３１２が設けられている。具体的には、貫通孔部３１２は、凹部３１１の底面の略中央部分を貫通するように形成されている。
また、貫通孔部３１２を介して上端側に露出される圧子１の上面は、略平面状に形成されており、この上面により変位量測定基準部１ａが構成されている。これによって、圧子１の先端から変位量測定基準部１ａまでの距離Ｌ０を、上記実施形態及び変形例１のそれに比べてより短くすることができる。
このように、圧子軸２０３の圧子１の先端から変位量測定基準部１ａまでの距離Ｌ０を従来の圧子軸のそれに比べてより短くすることができることとなって、押込み試験における圧子軸２０３の変形量を低減することができる。
また、圧子１の先端から変位量測定基準部１ａまでの距離Ｌ０を圧子軸２０３に貫通孔部３１２を形成し、当該圧子１に変位量測定基準部１ａを設けることにより短くしているので、圧子軸２０３の寸法を変更することなく、即ち、圧子軸２０３の外形を従来のものと略等しくした上で、圧子１の先端から変位量測定基準部１ａまでの距離Ｌ０を短くすることができることとなり、押込み試験機１００に着脱自在に保持される圧子軸２０３の交換等における取扱性を従来のものに比べて低下させることがなくなる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、上記実施形態の押込み試験にあっては、試料Ｓを加熱するようにしたが、試料Ｓを加熱するか否かは試験に応じて適宜変更しても良い。
【００４７】
また、上記実施形態では、第一の変位計５１及び第二の変位計５２として、非接触方式の変位計を例示したが、これに限られるものではなく、例えば、圧子軸３、１０３の軸本体部３１や圧子１の変位量測定基準部３２、１３２、１ａに接触して、圧子１の変位量を計測する構成の変位計であっても良い。
さらに、上記実施形態では、押込み試験機１００に圧子１の変位量の測定に係る変位基準部材６を設けるようにしたが、当該変位基準部材６を必ずしも設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用した一実施形態として例示する押込み試験機を模式的に示した図である。
【図２】図１の押込み試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図３】図１の押込み試験機に備わる圧子軸及び第一の変位計を模式的に示した断面図である。
【図４】変形例１の圧子軸を模式的に示した断面図である。
【図５】変形例２の圧子軸を模式的に示した断面図である。
【図６】従来の押込み試験機を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００      押込み試験機
１          圧子
１ａ        変位量測定基準部
３、１０３、２０３  圧子軸
３１１      凹部
３１２      貫通孔部
３２、１３２  変位量測定基準部
４          荷重負荷機構部
５１        第一の変位計（変位量測定手段）
５２        第二の変位計（変位量測定手段）
１０        計測制御部
１３        ＣＰＵ（変位量測定手段）
Ｓ          試料
【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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