(57)【要約】【課題】材料本来の硬さに矛盾しない硬さ数の付与と、物性値のヤング率及び材料の応力―ひずみ特性等の算出機能も備えた衝突・反発式材料試験システムの提供を目的とする。【解決手段】試験片衝突時の圧子衝突速度と反発速度の測定という既存の方法に加えて最大衝突力測定が可能なセンサを圧子に帯同させる方法、及び衝突力の時間的経過測定センサのみを圧子に帯同させて衝突時の最大衝突力・衝突速度・反発速度を算出・測定させる方法、更に圧子を試験片へ多段階に衝突させる方法等を取り入れることにより、最大衝突力・衝突速度・反発速度の３量から衝突硬さとしての平均接触圧力・ヤング率・応力―ひずみ特性等の算出機能を備えた衝突・反発式材料試験システムを示した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと其の衝突速度と反発速度を検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力・試験片ヤング率・反発係数等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項２】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力の時間的経過を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力の時間的経過を基にして圧子の最大衝突力及び運動量保存法則を用いて衝突速度と反発速度を算出し、圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力・試験片ヤング率・反発係数・衝突時試験周波数等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項３】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度と反発速度を検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階の速度で衝突させたときの圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、各衝突時における衝突硬さとしての多段階衝突硬さ数、多段階衝突ヤング率と其の平均値・多段階反発係数、多段階永久くぼみの真の形状係数、多段階永久くぼみの見かけの形状係数、最終塑性衝突硬さ、衝突塑性効果指数、応力―ひずみ特性等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項４】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力の時間的経過を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力の時間的経過を基にして各段階における衝突時の圧子の最大衝突力及び運動量保存法則を用いて衝突速度と反発速度を算出し、圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、各衝突時における衝突硬さとしての多段階衝突硬さ数・多段階衝突ヤング率と其の平均値・多段階反発係数・多段階永久くぼみの真の形状係数
・多段階永久くぼみの見かけの形状係数
・最終塑性衝突硬さ・衝突塑性効果指数、各衝突時試験周波数、応力―ひずみ特性等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項５】
本体部分と先端衝突球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと其の衝突速度と反発速度を検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力・試験片ヤング率、反発係数等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項６】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力の時間的経過を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力の時間的経過を基にして圧子の最大衝突力及び運動量保存法則を用いて衝突速度と反発速度を算出し、圧子の衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力・試験片ヤング率・反発係数、衝突時試験周波数等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項７】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度と反発速度を検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階の速度で衝突させたときの圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、各衝突時における衝突硬さとしての多段階衝突硬さ数、多段階衝突ヤング率と其の平均値・多段階反発係数、多段階永久くぼみの真の形状係数、多段階永久くぼみの見かけの形状係数、最終塑性衝突硬さ、衝突塑性効果指数、応力―ひずみ特性等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項８】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力の時間的経過を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力の時間的経過を基にして圧子の最大衝突力及び運動量保存法則を用いて衝突速度と反発速度を算出する装置において、各段階の速度で衝突させたときの圧子衝突速度・反発速度・最大衝突力の３量により、各衝突時における衝突硬さとしての多段階衝突硬さ数・多段階衝突ヤング率と其の平均値・多段階反発係数・多段階永久くぼみの真の形状係数
・多段階永久くぼみの見かけの形状係数
・最終塑性衝突硬さ・衝突塑性効果指数、各衝突時試験周波数、応力―ひずみ特性等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項９】
請求項1から請求項8に示した圧子をスプリングによって試験片に衝突させる場合の発明とは異なり、ショア硬さ試験と同様な原理による落下方式で圧子を試験片に対して衝突・反発させる場合で、其れに適用させるに必要な諸式により諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項１０】
請求項1から請求項9に示した圧子をスプリング或いは落下方式で試験片に対して衝突・反発させる場合とは異なる衝突方式、例えば空気力などを用いて圧子を試験片に衝突させる場合で、其れに適用させるのに必要な諸式により諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項10に示した圧子を試験片に衝突させる部分（計測筒等と呼ばれる場合が多い）を強固な剛性を有する筺体と一体化させたシステムを構築させて、材料の硬さ・ヤング率・応力―ひずみ特性等の諸量を手持ち式に比較して更に安定・正確・精密に算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突・反発式材料試験システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでに考案・開発・市販されてきた衝突・反発式硬さ試験には、数多くの種類がある。工業材料向けとして多用されている内の一つは通称「ショア硬さ試験」と呼ばれ、1907年にアメリカのショアにより発表された。圧子（ハンマーとも呼ばれる）を一定の高さH0から試験面に落下衝突させ、衝突後の反発高さHrを目測できるメカニズムを備えた試験機である。ショア硬さHSの定義は、（数1）で示される反発率H を定数KS倍した（数2）で示される値HSで表わされる。初期の目測型試験機に加えて、反発高さHrをダイヤルゲージにより或いは電子的に測定し硬さ数を数値で指示・直読できる発展型が現存する。もう一つは通称「リーブ硬さ試験」と呼ばれ、1975年スイスのリーブ等により発表された。ショア硬さ試験が原理的に垂直下向きだけの試験しか行えないという欠点を排除するために、スプリングによって圧子を任意方向の試験面に衝突させ得るメカニズムを採用している。圧子の試験面への衝突速度V0と反発速度Vrを、試験面近傍で電磁気的に測定する方式である。リーブ硬さHLの定義は(数3)で示される反発係数e を定数KL倍した（数4）で示される値HL で表わされ、其の硬さ数HLを指示・直読できる。リーブ等による特許期限終了後、此の方式の衝突・反発式硬さ試験機は各国で製造販売され普及している。
【０００３】
【数１】
2013167583.tif 000002
【数２】
2013167583.tif 000003
【数３】
2013167583.tif 000004
【数４】
2013167583.tif 000005
【０００４】
gを重力加速度とするとショア硬さ試験における試験面への衝突速度は（数5）で示されるV0であり、反発速度は（数6）で示される Vrで表わされる。つまり、ショア硬さ数HSとリーブ硬さ数HLとは原理的には同じ衝突・反発式硬さ試験形態である。すなわち二つの硬さ数HSとHLの間には、（数7）で示される関係がある。このように二つの試験原理は同じであるため、従来のショア硬さ試験における基本的な欠陥として知られている弾性変形的要素の大きい試験片（例えばプラスチックやゴムなど）と塑性変形的要素の大きい試験片（例えば金属など）との硬さの差をリーブ硬さ試験においても検出できない。すなわち既存の衝突・反発式硬さ試験は試験片の弾性的要素（例えばヤング率等）に大きく依存するために、プラスチックと金属とを試験した場合には金属よりもプラスチックの方に大きい硬さ数が得られる場合が多く、結果として金属よりもプラスチックが硬い!!という矛盾した結果を与える試験である。そのため此れらの試験が測定対象とする材料としては、同じ程度のヤング率を有する材料間における硬さの比較が有効とされている。
【０００５】
【数５】
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【数６】
2013167583.tif 000007
【数７】
2013167583.tif 000008
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわちショア硬さ試験やリーブ硬さ試験のように、試験片に対する圧子の衝突エネルギと反発エネルギの比：反発率H或いは衝突速度と反発速度の比：反発係数eだけを試験片の硬さ数算出の基本として用いた場合には、本来の試験片（材料）の硬さとは矛盾する結果を与える場合があるために、其の矛盾を極力少なくするために試験対象材料種類の範囲を著しく限定する必要がある。そこで本発明が解決しようとする課題は、此のように普及している衝突・反発式硬さ試験の基本的矛盾と対象材料種類の限定を解消し、硬さに加えて更なる材料特性値の測定をも工業的・産業的・商業的観点から可能にすることにある。
【０００７】
そのため本発明は、試験片（材料）が本来有するはずの硬さに矛盾しない硬さ数を与える基本となる平均接触圧力、ヤング率、応力―ひずみ特性等のような材料物性値算出や既存のビッカース硬さ等への換算機能等も備えた衝突・反発式材料試験システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、以下のものである。
【０００９】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと其の衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力・試験片ヤング率・反発係数及び既存のビッカース硬さ等・材料の引張強さへの換算等の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。すなわち圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D・衝突速度V0：一定において、其の時に算出される平均接触圧力（最大衝突力を接触部の投影面積で割った値）を試験片の「一定衝突硬さ数Hci：Constant impact
Hardness」、ヤング率を「一定衝突ヤング率Eci：Constant impact
Young’s modulus  」と定義する。此の時、Ei ：圧子先端球部のヤング率、 νi：圧子先端球部のポアソン比、νｓ：試験片のポアソン比、dc：衝突時の圧子先端球部と試験片の接触部直径、I(E) ：圧子先端球部の弾性パラメーター（数8）、S(E)：試験片の弾性パラメーター（数9）、f(E)：圧子先端球部と試験片の弾性パラメーター（数10）とする。そうするとdcは(数11)のように、及びdcとW〜V0〜 D〜 f(E)の関係をAtとして（数12）のように与えると、Atは反発係数eの関数（関数式としては別形式による付与も可能）として(数13)のように与えられる。その結果、（数11）と（数12）からf(E)は（数14）のように与えられ、Hciと Eciは（数15）と（数16）のように最終的にW〜 D〜 V0〜 Vr〜Fm〜 e（数3）の関数として算出される。此の時Hciの既存のビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hci 〜HV及び Hci〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば良く、更に其れ等の関係を基にして引張強さなども算出できる。またI(E)とνｓは既知のものであり、（背景技術）に示した数式の内で必要な数式も併せて使用する。
【００１０】
【数８】
2013167583.tif 000009
【数９】
2013167583.tif 000010
【数１０】
2013167583.tif 000011
【数１１】
2013167583.tif 000012
【数１２】
2013167583.tif 000013

【数１３】
2013167583.tif 000014
【数１４】
2013167583.tif 000015
【数１５】
2013167583.tif 000016
【数１６】
2013167583.tif 000017
【００１１】
請求項２の発明は、以下のものである。
【００１２】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び（数17）と（数18）による運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出し、算出された圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、試験片の「一定衝突硬さ数Hci：Constant impact
Hardness（圧子重量W・圧子先端球部直径D・衝突速度V0：一定）」・「一定衝突ヤング率Eci：Constant impact Young’s modulus  」等を、請求項１に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式も併せて算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。なお、衝突時における衝突持続時間をTτ（衝突開始時刻０から衝突終了時刻tfまでの時間）とすれば、試験片に付与される試験周波数fは近似的に（数19）と与えられるから、ヤング率Eciは其の試験周波数における値を与える。此の時Hciの既存のビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hci 〜HV及び Hci〜HSとの関係を求めて関係式を定式化し、更に其れ等の関係を基にして引張強さなども算出できる。
【００１３】
【数１７】
2013167583.tif 000018
【数１８】
2013167583.tif 000019
【数１９】
2013167583.tif 000020
【００１４】
請求項３の発明は、以下のものである。
【００１５】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M] ・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各衝突時における試験片の「多段階衝突硬さ数Hvii：Variable impact
Hardness（圧子重量W・圧子先端部球直径D：一定）」、「多段階衝突ヤング率Evii：Variable impact
Young’s modulus  」・「多段階衝突ヤング率Eviiの平均値 Evim」・「多段階反発係数ei=Vri/V0i」等を、請求項1に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式に加えて以下の数式を用いて算出する。また、Dpを圧子反発直後の試験面のくぼみ直径（塑性変形が主である試験片の場合には永久くぼみ直径と一致する）とすれば各段階衝突時の「多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i」と「多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D」の関係は（数26）で与えられ、算出された各Hviiと(dc/Dp)iの関係を（数27）のように与えることにより、(dc/Dp)i=1の時のHviiを「最終塑性衝突硬さ：Hvu」及び(dc/Dp)iの指数を「衝突塑性効果指数：Xvu」とする。更に、Hviiと(dc/Dp)iの関係を基にして衝突時の応力−ひずみ特性も算出できる。また此の最終塑性衝突硬さ：Hvuはビッカース硬さHVと定量的な関係を有することから、HVへの換算を介して他の硬さ数への換算を容易に行うことが出来る。すなわち、Hvuのビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hvu 〜HV及び Hvu〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。以上の諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００１６】
【数２０】
2013167583.tif 000021
【数２１】
2013167583.tif 000022
【数２２】
2013167583.tif 000023
【数２３】
2013167583.tif 000024
【数２４】
2013167583.tif 000025
【数２５】
2013167583.tif 000026
【数２６】
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【数２７】
2013167583.tif 000028
【００１７】
請求項4の発明は、以下のものである。
【００１８】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして各段階（i=1,2,3・・）における衝突時の圧子の最大衝突力Fmi及び（数17）と（数18）による運動量保存法則を用いて衝突速度V0iと反発速度Vriを算出し、其れらの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各段階衝突時における試験片の「多段階衝突硬さ数：Hvii」・「多段階衝突ヤング率：Evii」・「多段階反発係数ei」・「多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i」 ・「多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D」 ・「多段階衝突ヤング率Eviiの平均値Evim」・「最終塑性衝突硬さ：Hvu」・「衝突塑性効果指数：Xvu」 等を、請求項1に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式と請求項3に示した数式を用いて算出する。なお、各衝突時における衝突持続時間をTτiとすれば、其の時に試験片に付与される試験周波数fiは近似的に（数28）とみなせるから、各段階におけるヤング率Eviiの平均値Evimは測定周波数範囲における平均値を与える。更に、Hviiと(dc/Dp)iの関係を基にして衝突時の応力−ひずみ特性も算出できる。また此の最終塑性衝突硬さ：Hvuはビッカース硬さHVと定量的な関係を有することから、HVへの換算を介して他の硬さ数への換算を容易に行うことが出来る。すなわち、Hvuのビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hvu 〜HV及び Hvu〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。以上の諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００１９】
【数２８】
2013167583.tif 000029
【００２０】
請求項5の発明は、以下のものである。
【００２１】
請求項１から請求項4におけるような先端衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子とは異なり、本体部分と先端衝突球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している圧子を以降では「先端球圧子」と呼ぶ。此のような先端球圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと其の衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、其れらの圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突時の平均接触圧力・試験片のヤング率等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量を請求項1に示す数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式と以下に示す数式により算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。すなわち圧子重量W・圧子先端球部直径D・衝突速度V0：一定において、其の時に算出される平均接触圧力（最大衝突力を接触部の投影面積で割った値）を試験片の「一定衝突硬さ数Hci：Constant impact
Hardness」、ヤング率を「一定衝突ヤング率Eci：Constant impact
Young’s modulus  」とする。但し本体部分と先端衝突球部分とを繋ぐ明確な保持軸の形状としては種々の形状（例えば棒状や円錐状など）があるが、此処では真直棒状で中空軸の場合を示す。その場合には、保持軸部の有効外長：Lho・保持軸部の有効内長：Lhi・保持軸部の有効外径：dho：保持軸部の有効内径：dhi・保持軸部のヤング率：Ehとする。なお、保持軸が中実軸の場合にはLhi=0 及びdhi=0とする。その結果、保持軸部形状係数：Ckは（数29）のように与えられ、且つC1とC2を（数30）と（数31）のように（注：各右辺式中におけるCk・Fm2の値は衝突に際して保持軸部に蓄えられるエネルギを意味する）与えると、保持軸先端球部と試験片との反発係数を接触面間反発係数としてetと与えれば（数32）のように、dcは（数33）のように、dcとW〜V0〜 D〜 f(E)の関係式である（数34）に示すAtは（数35）のように接触面間反発係数etの関数として、f(E)は（数36）のように与えられるから、Hciと Eciは（数37）と（数38）のように与えられる。此の時Hciの既存のビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hci 〜HV及び Hci〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。
【００２２】
【数２９】
2013167583.tif 000030
【数３０】
2013167583.tif 000031
【数３１】
2013167583.tif 000032
【数３２】
2013167583.tif 000033
【数３３】
2013167583.tif 000034
【数３４】
2013167583.tif 000035

【数３５】
2013167583.tif 000036
【数３６】
2013167583.tif 000037
【数３７】
2013167583.tif 000038
【数３８】
2013167583.tif 000039
【００２３】
請求項6の発明は、以下のものである。
【００２４】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び（数17）と（数18）による運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出し、算出された圧子の衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、試験片の「一定衝突硬さ数Hci：Constant impact Hardness（圧子重量W・圧子先端球部直径D・衝突速度V0：一定）」・「一定衝突ヤング率Eci：Constant impact
Young’s modulus  」等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量を、請求項1に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式と請求項5に示した数式により算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。なお、衝突時における衝突持続時間をTτとすれば、其の時に試験片に付与される試験周波数fは近似的に（数19）とみなせるから、ヤング率Eciは其の試験周波数における値を与える。此の時Hciのビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hci 〜HV及び Hci〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。
【００２５】
請求項7の発明は、以下のものである。
【００２６】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している「先端球圧子」（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３により、各衝突時における試験片の「多段階衝突硬さ数Hvii：Variable impact
Hardness（圧子重量W・圧子先端部球直径D：一定）」、「多段階衝突ヤング率Evii：Variable impact
Young’s modulus  」・「多段階面間反発係数eti」等を請求項1に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式と以下に示す数式を用いて算出する。更に各段階衝突時の「多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i」及び「多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D」の関係は（数49）で与えられるから、算出された各Hviiと(dc/Dp)iの関係を（数50)のように与えた時の関係式において、(dc/Dp)i=1の時のHviiを「最終塑性衝突硬さ：Hvu」及び(dc/Dp)iの指数を「衝突塑性効果指数：Xvu」とする。更に、Hviiと(dc/Dp)iの関係を基にして衝突時の応力−ひずみ特性も算出できる。また此の最終塑性衝突硬さ：Hvuはビッカース硬さHVと定量的な関係を有することから、HVへの換算を介して他の硬さ数への換算を容易に行うことが出来る。すなわち、Hvuのビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hvu 〜HV及び Hvu〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。以上の諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００２７】
【数３９】
2013167583.tif 000040
【数４０】
2013167583.tif 000041
【数４１】
2013167583.tif 000042
【数４２】
2013167583.tif 000043

【数４３】
2013167583.tif 000044
【数４４】
2013167583.tif 000045

【数４５】
2013167583.tif 000046
【数４６】
2013167583.tif 000047
【数４７】
2013167583.tif 000048
【数４８】
2013167583.tif 000049
【数４９】
2013167583.tif 000050
【数５０】
2013167583.tif 000051
【００２８】
請求項8の発明は、以下のものである。
【００２９】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している「先端球圧子」（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び（数17）と（数18）による運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出する装置において、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0iと反発速度Vriおよび最大衝突力Fmiの３量を用いて、各衝突時における試験片の「多段階衝突硬さ数Hvii：Variable
impact  Hardness（圧子重量W・圧子先端部球直径D：一定）」、「多段階衝突ヤング率Evii：Variable impact
Young’s modulus  」等を、請求項1に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式と請求項7に示す数式を用いて算出する。なお、各衝突時における衝突持続時間をTτiとすれば、試験片に付与される試験周波数fiは近似的に（数28）とみなせるから、各段階におけるヤング率Eviiの平均値Evimは測定周波数範囲における平均値を与える。更に、Hviiと(dc/Dp)iの関係を基にして衝突時の応力−ひずみ特性も算出できる。また此の最終塑性衝突硬さ：Hvuはビッカース硬さHVと定量的な関係を有することから、HVへの換算を介して他の硬さ数への換算を容易に行うことが出来る。すなわち、Hvuのビッカース硬さHVやショア硬さHSなどへの換算は、例えば(株)山本科学工具研究社製の硬さ基準片を用いて、Hvu 〜HV及び Hvu〜HSとの関係を求めて関係式を定式化すれば算出できる。以上の諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００３０】
請求項9の発明は、以下のものである。
【００３１】
請求項1から請求項8に示したような圧子をスプリングによって試験片に衝突させる場合の発明とは異なり、ショア硬さ試験と同様な原理による落下方式で圧子を試験片に衝突・反発させる場合で、其れに適用させるのに必要な請求項1から請求項8に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式において、（数5）に示すV0、（数6）に示す Vrを落下高さH0と反発高さHrの項を用いて各数式の関連部分を置き換えることにより、必要な諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００３２】
請求項10の発明は、以下のものである。
【００３３】
請求項1から請求項9に示したような圧子をスプリング或いは落下方式で試験片に衝突・反発させる場合とは異なる衝突方式、例えば空気力や其の他の力などを用いて圧子を試験片に衝突させる場合で、其れに適用させるのに必要な請求項1から請求項8に示した数式と（背景技術）に示した数式の内で必要な数式により、諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【００３４】
請求項11の発明は、以下のものである。
【００３５】
請求項１から請求項10に示したような圧子を試験片に衝突させる部分（計測筒等と呼ばれる場合が多い）を強固な剛性を有する筺体と一体化させたシステムを構築させて、材料の硬さ・ヤング率・応力―ひずみ特性等の諸量を手持ち方式に比較して更に安定・正確・精密に算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【発明の効果】
【００３６】
硬さ数算出に際して反発率や反発係数を基本として用いてきた既存の衝突・反発式硬さ試験においては、例えばプラスチックやゴム等のような弾性変形的要素の大きい材料と例えば金属のような塑性変形的要素の大きい材料との硬さの違いを検出できないという基本的欠陥があった。其れに対して本発明は、衝突時の衝突速度と反発速度の他に圧子に帯同させたセンサによる力の測定を加えることで硬さとしての物理的意味を持つ平均接触圧力の測定、或いは衝突力だけの測定で硬さとしての物理的意味を持つ平均接触圧力の測定が可能になり、既存の衝突・反発式硬さ試験におけるゴムやプラスチックと金属等との硬さの違いを識別出来ないという欠陥を排除した。其れに加えて衝突時の関係式を用いることで材料物性値であるヤング率や材料の応力―ひずみ特性等の測定も可能という大きな効果を有するので、単なる硬さ測定のみを目的とする「衝突・反発式硬さ試験」ではなくて、更に広範囲な材料試験が可能という意味で本発明に「衝突・反発式材料試験システム」という名称を与えた。
【００３７】
既存のブリネル硬さ（注：球圧子押込み試験後に試験片表面に残されたくぼみ寸法の測定からくぼみ表面積を求め、それで試験荷重を除した値を硬さとする）試験等においては、プラスチックやゴムなどを試験した場合にはくぼみの透明性やくぼみの顕著な弾性回復等によって除荷後のくぼみ形状測定は困難であると共に、くぼみ形状測定までの間にくぼみが縮小してしまう場合などがあるため、此のような静的押込み試験においても金属よりもプラスチックやゴムなどの硬さが大きいような誤った測定がなされてきた例が多い。しかし本発明のように、圧子が試験片に衝突している時の最大衝突力と其の時の圧子と試験片の接触直径から算出した明確な物理的意味を持つ平均接触圧力を硬さとして、すなわち圧子の衝突速度が一定である時に得られる「一定衝突硬さ数Hci」、及び圧子の衝突速度を変化させた時に得られる各段階衝突硬さ数Hciの究極値「最終塑性衝突硬さ：Hvu」を硬さ数として用いることにより、材料として本来硬いものは硬さ数が大きく、本来柔らかいものは硬さ数が小さく示される結果が得られることになり、此れまでの衝突・反発式硬さ試験における基本的欠陥を除去できるという多大なる効果がある。
【００３８】
衝突硬さの定義として衝突時の平均接触圧力（最大衝突力を接触部の投影面積で除した値）を用いることは、静的球圧子押込み試験において明確な物理的意味を有するとされるマイヤー硬さ（＝平均接触圧力）の定義を衝突・反発式硬さ試験における硬さの定義に取り入れたことであり、そのため本発明で定義する硬さ数の物理的意味と根拠は明確である。したがって本発明で示した硬さ数：一定衝突硬さ数Hciと最終塑性衝突硬さ：Hvuを用いれば、全ての材料に対して一義的に衝突・反発式試験による硬さ数の付与を行うことが出来る。ここで「一定衝突硬さ数Hci」は圧子の衝突速度が一定である条件下での衝突硬さ数であるため、圧子衝突条件を変化させたときには同一材料でも異なる値を持つために普遍性は持たない衝突硬さ数である。しかしリーブ硬さ試験やショア硬さ試験に準拠させた圧子条件や衝突条件等を試験形態に採用すれば、既存の試験機に本発明部分を追加することにより工業的・商業的に直ちに使用できる有益さがある。一方、「最終塑性衝突硬さ：Hvu」は衝突速度を段階的に変えた時に得られる「多段階衝突硬さ数Hvii」の究極値を意味する普遍的な材料の衝突硬さ数を与えることから、「衝突塑性効果指数：Xvu」と共に用いることで圧子条件を種々変化させた場合にも適用できる工学的・工業的に有益な基本理論式の基盤となるものであり、他の硬さとの換算の容易である。（例えば非特許文献1）
【非特許文献１】石橋達弥、下田  茂、古川  徹、吉田秀敏：球圧子による反発硬さ理論（反発硬さ数に及ぼす圧子・試料条件の影響）；日本機械学会論文集（A編）53巻  487号（昭62-3）
【００３９】
本発明により、此れまでの衝突・反発式硬さ試験では不可能であった材料物性値であるヤング率：「一定衝突ヤング率Eci」と「多段階衝突時における各段階のヤング率Eviiと其の平均値Evim」の算出も可能となり、衝突方式による材料特性値算出の範囲を広げることが出来た。ヤング率は物性値であることから、圧子条件や衝突条件などを変化させた時でもEciとEvimの値は同一試験片に対しては本来同じ値が得られるべきものである。しかし「ひずみ速度依存性材料」などの場合には試験（周波数）速度によってヤング率は変化すること、及び測定上の誤差などに起因して両者の値が異なる場合もある。そのため本発明により算出されるヤング率に対しては、算出ヤング率に対して圧子条件や衝突条件等が付与されることで工業的にも産業的にも商業的にも有用な材料物性値として利用できる。
【００４０】
更に本発明における多段階衝突方式により得られる関係式：Hviiと(dc/Dp)iの関係を用いれば、衝突という現象における高周波数試験域における材料の応力―ひずみ特性も得ることが出来るため、静的な材料特性との比較も簡便・迅速・正確に行うことが可能となり有用である。（例えば非特許文献2）
【非特許文献２】石橋達弥、下田  茂、古川  徹、新田  勇、蒲沢英喜：球圧子の押込み硬さ試験方式を利用した高分子材料の変形抵抗―ひずみ特性測定法；日本機械学会論文集（A編）54巻  501号（昭63-5）
【００４１】
以上のように本発明による衝突・反発式材料試験システムは、既存の衝突・反発式硬さ試験における基本的欠陥の除去と更なる材料物性値・特性値等の測定を可能にしたことで、工業的・産業的・商業的・経済的面における貢献と其の効果は多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明における実施の形態について、具体的に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は特許請求範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。
【実施例１】
【００４３】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと、其の衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、此の圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力Hci・ヤング率Eci・反発係数e等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例２】
【００４４】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出し、圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力Hci・ヤング率Eci・反発係数e・試験周波数f等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例３】
【００４５】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M] ・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各段階衝突時における衝突硬さとしての平均接触圧力である多段階衝突硬さ数：Hvii・多段階衝突ヤング率：Evii・多段階反発係数ei・多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i ・多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D ・多段階衝突ヤング率Eviiの平均値Evim・最終塑性衝突硬さ：Hvu・衝突塑性効果指数：Xvu・応力―ひずみ特性、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例４】
【００４６】
市販されているリーブ硬さ試験機のような衝突球部分と本体部分とが一体とみなせる圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして各段階（i=1,2,3・・）における衝突時の圧子の最大衝突力Fmi及び運動量保存法則を用いて衝突速度V0iと反発速度Vriを算出し、圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各段階衝突時における衝突硬さとしての平均接触圧力である多段階衝突硬さ数：Hvii・多段階衝突ヤング率：Evii・多段階反発係数ei・多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i ・多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D ・多段階衝突ヤング率Eviiの平均値Evim・最終塑性衝突硬さ：Hvu・衝突塑性効果指数：Xvu・試験周波数fi ・応力―ひずみ特性、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例５】
【００４７】
本体部分と先端衝突球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している圧子を以降では「先端球圧子」と呼ぶ。此のような先端球圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズムと其の衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、圧子衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力Hci・ヤング率Eci・反発係数e等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例６】
【００４８】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を一定速度で試験片に衝突させ得るメカニズム有し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出し、算出された圧子の衝突速度V0・反発速度Vr・最大衝突力Fmの３量により、衝突硬さとしての平均接触圧力Hci・ヤング率Eci・反発係数e・試験周波数f等、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例７】
【００４９】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している先端球圧子（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ各段階における衝突速度V0と反発速度Vrを検出・測定する装置において、圧子の最大衝突力Fmを測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各段階衝突時における衝突硬さとしての平均接触圧力である多段階衝突硬さ数：Hvii・多段階衝突ヤング率：Evii・多段階反発係数ei・多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i ・多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D ・多段階衝突ヤング率Eviiの平均値Evim・最終塑性衝突硬さ：Hvu・衝突塑性効果指数：Xvu・応力―ひずみ特性、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例８】
【００５０】
本体部分と先端球部分とが明確な保持軸を介して圧子を構成している「先端球圧子」（圧子重量W[圧子質量M]・圧子先端球部直径D）を試験片に衝突させるメカニズムに多段階の速度で衝突させ得るメカニズムを付加し、且つ圧子が試験片に衝突している間の衝突力Fの時間的経過F(t)を測定できる有線或いは無線によるセンサー（加速度計やロードセルなどで）を圧子に帯同させたものであり、衝突力Fの時間的経過F(t)：衝突開始の時刻をt=0とし、最大衝突力に達した時刻をt=tm、衝突終了時刻をt=tfとする：を基にして圧子の最大衝突力Fm及び運動量保存法則を用いて衝突速度V0と反発速度Vrを算出する装置において、各段階(i=1,2,3,・・・)の速度で衝突させたときの圧子衝突速度V0i・反発速度Vri・最大衝突力Fmiの３量により、各段階衝突時における衝突硬さとしての平均接触圧力である多段階衝突硬さ数：Hvii・多段階衝突ヤング率：Evii・多段階反発係数ei・多段階永久くぼみの真の形状係数：(dc/Dp)i ・多段階永久くぼみの見かけの形状係数：dci/D ・多段階衝突ヤング率Eviiの平均値Evim・最終塑性衝突硬さ：Hvu・衝突塑性効果指数：Xvu・試験周波数fi ・応力―ひずみ特性、及び既存のビッカース硬さ等や材料の引張強さ等への換算を含めた諸量の算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例９】
【００５１】
請求項1から請求項8に示したような圧子をスプリングによって試験片に衝突させる場合の発明とは異なり、ショア硬さ試験と同様な原理による落下方式で圧子を試験片に対して衝突・反発させる場合で、其れに適用させるのに必要な諸式により目的とする試験結果である請求項1から請求項8に示したような諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例１０】
【００５２】
請求項1から請求項9に示したような圧子をスプリング或いは落下方式で試験片に衝突・反発させる場合とは異なる衝突方式、例えば空気力などを用いて圧子を試験片に対して衝突させる場合で、其れに適用させるのに必要な諸式により目的とする試験結果である請求項1から請求項8に示したような諸量を算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システムである。
【実施例１１】
【００５３】
請求項１から請求項10に示したような圧子を試験片に衝突させる部分（計測筒等と呼ばれる場合が多い）を強固な剛性を有する筺体と一体化させたシステムを構築させて、材料の硬さ・ヤング率・応力―ひずみ特性等の諸量を手持ち式に比較して更に安定・正確・精密に算出・記録・表示・転送（無線又は有線）機能等を備えた衝突・反発式材料試験システム。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
金属・プラスチック・ゴム・セラミックス・電子材料・生体材料・繊維材料・新規に開発される材料等の広範囲な種類の材料に対して、其れら材料に対する衝突硬さ・ヤング率・応力―ひずみ特性等の算出を迅速・簡便・正確・精密に行うことが出来る衝突・反発式材料試験システムであるために、産業上の利用可能性は大であり商業上でも工業上でも幅広い活用が期待できる。
【００５５】
本発明で示された「一定衝突硬さ数Hci」は圧子の衝突速度が一定である条件下での衝突硬さ数であるから、圧子衝突条件を変化させたときには同一材料でも異なる値を持つ衝突硬さ数ではあるが、所定の条件下では広範囲な種類の材料に対して材料が本来有する硬さ数の決定を一義的に出来る利点がある。そのためリーブ硬さ試験やショア硬さ試験に準拠させた圧子条件や衝突条件等を本発明の試験形態に採用すれば、直ちに工業的・商業的に使用できる有益さがあり産業上の利用可能性は大である。
【００５６】
本発明で示された「最終塑性衝突硬さ：Hvu」は圧子衝突速度を段階的に変えた時に得られる「多段階衝突硬さ数Hvii」の究極値を意味するために材料の普遍的な衝突硬さ数を与える。すなわち「衝突塑性効果指数：Xvu」との関係式を用いれば圧子条件を種々変化させた場合にも適用できる。そのため衝突・反発式硬さ試験機の設計に際しての工学的に有益な基本理論式としての基盤を与えることから、衝突・反発式試験機の設計・製作にとって産業上の利用可能性は大である。
【００５７】
硬さ試験の測定においては、必要とされる試験面の大きさが試験により生じるくぼみの数倍程度の大きさがあれば良いことが大きな特徴の一つである。そのため本発明により、材料特性としての衝突による高周波試験領域での「硬さ」「ヤング率」「応力―ひずみ特性」等が迅速・簡便・正確に測定できるため既存の大掛かりな衝撃試験装置等が不要であること、既存の材料試験に比較して試験に必要な材料の量が極めて少ないこと、薄い材料や狭い空間部の材料に対する試験が行えること、衝突・反発現象という極短時間の現象を利用するために試験時間と結果を得るまでの処理時間の合計時間が非常に短いことなどから、「エコ」であり「省エネ」である材料試験システムとしてとしてのメリットが極めて大きく産業上・経済上・商業上および工学上での利用可能性を非常に期待できる。