(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段を備え、
前記評価手段は、前記測定子が前記測定対象物の硬化層を破ったときの荷重の大きさと、前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してから前記硬化層を通過するまでの時間とに基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定装置。
【請求項２】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段を備え、
前記評価手段は、前記荷重の時間変化を示す曲線の傾き、前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してから前記荷重の時間変化を示す曲線の変曲点までの時間、又は前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してからこの測定対象物内を通過するまでの時間に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定装置。
【請求項３】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段を備え、
前記評価手段は、前記荷重の時間変化を示す曲線の極大値と極小値との間の差に基づいて前記測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定装置。
【請求項４】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、
前記評価工程は、前記測定子が前記測定対象物の硬化層を破ったときの荷重の大きさと、前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してから前記硬化層を通過するまでの時間とに基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定方法。
【請求項５】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、
前記評価工程は、前記荷重の時間変化を示す曲線の傾き、前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してから前記荷重の時間変化を示す曲線の変曲点までの時間、又は前記測定対象物の表面に前記測定子が接触してからこの測定対象物内を通過するまでの時間に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定方法。
【請求項６】
測定子を略一定速度で降下させて、測定対象物の表面にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、
前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、
前記評価工程は、前記荷重の時間変化を示す曲線の極大値と極小値との間の差に基づいて前記測定対象物の表面硬さを評価すること、
を特徴とする表面硬さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定対象物の表面に測定子を加圧したときにこの測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置、及び測定対象物の表面硬さを測定するときに、この測定対象物の表面に測定子を加圧する加圧装置とこの測定子とを着脱自在に接続する表面硬さ測定用アダプタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
JIS K 2220には、ちょう度計を使用してグリースの硬さを測定するちょう度試験方法が規定されている。このちょう度計は、所定量の試料を載せる試料台と、試料に対して垂直に落下する円錐と、円錐の先端部が試料中に進入した深さを測定するダイヤルゲージなどを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
グリースには、熱を受けると硬化するものがあり、特に表面だけが硬化するものもある。しかし、従来のちょう度計は、グリース全体の硬さを測定することを目的としており、グリースの表面硬さを測定することができず、グリースの表面硬さは測定者の感覚により評価されていた。
【０００４】
この発明の課題は、測定対象物の表面硬さを簡単に評価することができる表面硬さ測定装置とその測定方法を提供することである。また、この発明の課題は、既存の加圧装置に装着して測定対象物の表面硬さを簡単に測定することができる表面硬さ測定用アダプタを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1 ）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段（６）を備え、前記評価手段は、前記測定子が前記測定対象物の硬化層 （Ｇ2）を破ったときの荷重の大きさ（ｈ1）と、前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してから前記硬化層 を通過するまでの時間（Ｔ0）とに基づいてこの測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定装置（１）である。
【０００６】
請求項２の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1 ）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段（６）を備え、前記評価手段は、前記荷重の時間変化を示す曲線の傾き、前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してから前記荷重の時間変化を示す曲線の変曲点（Ｌinf）までの時間（Ｔ1）、又は前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してからこの測定対象物内を通過するまでの時間（Ｔ2）に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定装置（１）である。
【０００７】
請求項３の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1 ）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定装置であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価手段（６）を備え、前記評価手段は、前記荷重の時間変化を示す曲線の極大値（Ｌmax ）と極小値（Ｌmin ）との間の差（ｈ2 ）に基づいて前記測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定装置である。
【０００８】
請求項４の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、前記評価工程は、前記測定子が前記測定対象物の硬化層（Ｇ2） を破ったときの荷重の大きさ（ｈ1）と、前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してから前記硬化層 を通過するまでの時間（Ｔ0）とに基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定方法である。
【０００９】
請求項５の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、前記評価工程は、前記荷重の時間変化を示す曲線の傾き、前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してから前記荷重の時間変化を示す曲線の変曲点（Ｌinf）までの時間（Ｔ1）、又は前記測定対象物の表面 に前記測定子が接触してからこの測定対象物内を通過するまでの時間（Ｔ2）に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定方法である。
【００１０】
請求項６の発明は、測定子（２）を略一定速度で降下させて、測定対象物（Ｇ）の表面（Ｇ1）にこの測定子の接触部を略均一の圧力で面接触するように加圧したときに、この測定対象物からこの測定子に作用する荷重に基づいて、この測定対象物の表面硬さを測定する表面硬さ測定方法であって、前記測定対象物の表面に前記接触子が接触してからこの測定対象物内をこの接触子が通過するときの前記荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物の表面硬さを評価する評価工程を含み、前記評価工程は、前記荷重の時間変化を示す曲線の極大値（Ｌmax ）と極小値（Ｌmin ）との間の差（ｈ2 ）に基づいて前記測定対象物の表面硬さを評価することを特徴とする表面硬さ測定方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の正面図である。図２は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の側面図である。図３は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置に使用されるアダプタの断面図である。
【００１３】
測定対象物Ｇは、表面Ｇ1 が内部に比べて硬くなるグリースなどの試料である。測定対象物Ｇは、所定の大きさの膜を形成するように鋼板Ｓ上に塗布される。鋼板Ｓは、測定対象物Ｇを載せる部材である。鋼板Ｓは、研磨紙によって表面が研磨された鋼板などである。
【００１４】
表面硬さ測定装置１は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２を加圧したときにこの測定対象物Ｇからこの測定子２に作用する荷重に基づいて、この測定対象物Ｇの表面硬さを測定する装置である。表面硬さ測定装置１は、図１及び図２に示すように、測定子２と、アダプタ３と、加圧装置４と、検出装置５と、評価装置６と、記憶装置７と、表示装置８などから構成されている。
【００１５】
測定子２は、測定対象物Ｇと加圧接触する部材である。測定子２には、図３に示すように、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 と面接触する平坦面を有する円板状の接触部２ａと、この接触部２ａの中心から突出した軸部２ｂとが形成されており、軸部２ｂの端部には雄ねじ部２ｃが形成されている。測定子２は、アルミニウム又は黄銅などの錆び難い軽量金属によって形成されている。この実施形態では、従来のちょう度計における円錐のように先端部が点接触する場合に比べて、測定子２と表面Ｇ1 との間の面圧を均一にすることができ、表面硬さに応じて測定対象物Ｇ内に測定子２を沈み込ませることができる。
【００１６】
アダプタ３は、測定対象物Ｇの表面硬さを測定するときに、測定子２と加圧装置４とを着脱自在に接続する装置である。アダプタ３は、例えば、既存の材料試験機などを利用して測定対象物Ｇの表面硬さを測定するときに、この材料試験機に測定子２を装着するための表面硬さ試験用のアダプタである。アダプタ３は、図３に示すように、固定部材３１と支持部材３２とから構成されている。アダプタ３は、測定子２と同様に軽量金属によって形成されている。
【００１７】
固定部材３１は、測定子２及び検出装置５を固定する部材である。固定部材３１には、検出装置５を固定する円板状の固定部３１ａと、この固定部３１ａの中心から突出した軸部３１ｂとが形成されている。軸部３１ｂの端部には、測定子２の雄ねじ部２ｃと噛み合う雌ねじ部３１ｃが形成されている。
【００１８】
支持部材３２は、固定部材３１を支持する部材である。支持部材３２は、検出装置５を保持する保持部３２ａ，３２ｂと、保持部３２ａと保持部３２ｂとを着脱自在に固定するねじ３２ｃとを備えている。保持部３２ａには、円板部３２ｄと、この円板部３２ｄの中心から突出した円筒部３２ｅと、この円板部３２ｄをねじ３２ｃが貫通する貫通孔３２ｆとが形成されている。円筒部３２ｅの内周部には、雌ねじ部３２ｇが形成されている。保持部３２ｂには、円筒部３２ｈと、この円筒部３２ｈを貫通する貫通孔３２ｉと、固定部材３１の固定部３１ａを支持する円環部３２ｊとが形成されており、円筒部３２ｈの端部にはねじ３２ｃと噛み合う雌ねじ部３２ｋが形成されている。
【００１９】
図１及び図２に示す加圧装置４は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２を加圧する装置である。加圧装置４は、測定子２を略一定速度で降下して測定対象物Ｇの表面Ｇ1 と接触部２ａとが略均一の圧力で面接触するように加圧する。加圧装置４は、図１及び図２に示すように、テーブル４１と、支柱４２と、昇降機構部４３と、昇降軸４４と、操作レバー４５と、固定ノブ４６と、調整つまみ４７と、目盛板４８と、重錘４９とを備えている。
【００２０】
テーブル４１は、鋼板Ｓを載せる試料台である。支柱４２は、昇降機構部４３を上下方向にスライド自在にガイドするガイド部材であり、テーブル４１に固定されている。昇降機構部４３は、昇降軸４４を昇降動作させる装置であり、支柱４２に支持されている。昇降軸４４は、上下方向に移動する軸部材であり、昇降軸４４の下端部には図３に示す支持部材３２の雌ねじ部３２ｇと噛み合う雄ねじ部４４ａが形成されている。操作レバー４５は、昇降軸４４を昇降動作させるときに操作する部材であり、昇降軸４４を降下させるときには降下位置ＰDに操作され、昇降軸４４を上昇させるときには上昇位置ＰU に操作される。固定ノブ４６は、昇降機構部４３を支柱４２に固定する部材であり、昇降機構部４３の高さを調節した後に締め付けられる。調整つまみ４７は、昇降軸４４の降下速度を調整するときに操作する部材であり、回転位置に応じて昇降軸４４の降下速度を調整する。目盛板４８は、昇降軸４４の降下速度を表示する部材である。重錘４９は、昇降軸４４の降下速度を速くしたいときに装着される部材であり、昇降軸４４の上端部に着脱自在に装着される。
【００２１】
検出装置５は、測定対象物Ｇから測定子２に作用する荷重を検出する装置である。検出装置５は、図３に示すように、保持部３２ａと保持部３２ｂとの間の間隙部に収容されている。検出装置５は、測定子２に作用する荷重によって生ずる歪みを電気信号に変換して出力するロードセルなどの機械電気変換部である。検出装置５は、測定子２に作用する荷重を受けるロードボタン５ａと、図３に示す貫通孔３２ｉを通過するケーブル線５ｂなどを備えている。検出装置５は、ロードボタン５ａと保持部３２ａとの間に僅かに間隙（がた）が形成されるようにアダプタ３内に収容されている。固定部３１ａの外周面と保持部３２ｂの内周面との間の隙間は非常に小さくすることが好ましい。このように構成することで、ヘッド部に相当する固定部材３１が首を振って誤差を生ずることが防止される。
【００２２】
図１及び図２に示す評価装置６は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に接触子２が接触してからこの測定対象物Ｇ内をこの接触子２が通過するときの荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物Ｇの表面硬さを評価する装置である。評価装置６は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２が接触してからこの測定対象物Ｇの硬化層をこの接触子２が通過するまでの荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物Ｇの表面硬さを評価する。また、評価装置６は、荷重の時間変化を示す曲線（荷重−時間曲線）の極大値と極小値との間の差に基づいて測定対象物Ｇの表面硬さを評価する。評価装置６は、例えば、記憶装置７が記憶する評価基準データを読み出して検出装置５が検出した測定データと比較し、測定対象物Ｇの硬さを相対的に評価する。
【００２３】
記憶装置７は、検出装置５が検出した荷重の時間変化を示す曲線や評価装置６の評価結果などを記憶するメモリである。表示装置８は、これらの曲線や評価結果などを表示する装置である。
【００２４】
図４は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の測定結果を一例として示す図である。
図４に示す縦軸は、検出装置５が検出した荷重の大きさ（荷重値）を示し、横軸は時間Ｔを示す。時間Ｔ0 は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２が接触してからこの表面Ｇ1 の硬化した部分をこの測定子２が通過するまでの時間である。時間Ｔ1 は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２が接触してから測定対象物Ｇ内をこの測定子２が沈み込んでいく時間であり、荷重の時間変化を示す曲線の変曲点（荷重が急激に増加を開始する点）Ｌinf までの時間である。時間Ｔ2 は、測定子２が測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に接触してこの測定対象物Ｇ内を通過し鋼板Ｓと接触するまでの時間である。高さＨは、測定子２が鋼板Ｓと接触したときの荷重の大きさである。高さｈ1 は、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２が接触して測定対象物Ｇの硬化した部分を破ったときの荷重の大きさである。高さｈ2 は、荷重の時間変化を示す曲線の極大値Ｌmax と極小値Ｌmin との間の差である。
【００２５】
次に、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置による表面硬さの評価方法を説明する。
図５は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の測定子が降下してからこの測定対象物内を通過するまでの動作を模式的に示す図である。
図１及び図２に示す昇降機構部４３を支柱４２に沿ってスライドさせて昇降機構部４３の高さを調節した後に、固定ノブ４６を締め付けて昇降機構部４３を位置決めする。そして、調整つまみ４７を回転して昇降機構部４３内のエアダンパの吸気口開度を調整し、昇降軸４４の降下速度を調整する。また、測定対象物Ｇを鋼板Ｓの表面に塗布して、テーブル４１上にこの鋼板Ｓを設置する。
【００２６】
図１及び図２に示す操作レバー４５を上昇位置ＰU から降下位置ＰD に操作すると、図５に示す位置Ｐ0 から測定子２が降下を開始する。このとき、昇降機構部４３内のエアダンパには測定子２、アダプタ３及び昇降軸４４などの昇降部分の自重が作用して、測定子２が略一定速度で降下する。測定子２が位置Ｐ0 から降下して測定対象物Ｇの表面Ｇ1 と位置Ｐ1 で接触すると、接触部２ａが表面Ｇ1 を加圧しながら押し下げる。このとき、測定子２から測定対象物Ｇに加圧力が作用するとともに、測定対象物Ｇから測定子２にこの加圧力による反力が作用する。
【００２７】
測定子２が測定対象物Ｇの表面Ｇ1 と位置Ｐ1 で接触すると、接触部２ａが測定対象物Ｇを略均一に加圧しながら測定対象物Ｇ内を沈下して、測定対象物Ｇの硬化層Ｇ2 を通過して硬化層Ｇ2 と軟化層Ｇ3 との境界の位置Ｐ2 に達する。このとき、測定対象物Ｇから測定子２に作用する反力を検出装置５が検出すると、図４に示すように荷重の大きさが高さｈ1 に達する。このため、荷重の大きさの変化を検出することで、測定子２が測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に接触してから硬化層Ｇ2 を通過するまでの時間Ｔ0 が分かる。また、高さｈ1 が高いときには表面Ｇ1 が硬化しており高さｈ1 が低いときには表面Ｇ1 が硬化していないと考えられ、時間Ｔ0 が長いときには硬化層Ｇ2 が厚く時間Ｔ0 が短いときには硬化層Ｇ2 が薄いと考えられる。
【００２８】
図５に示すように、測定子２が位置Ｐ2 からさらに降下すると、硬化層Ｇ2 から軟化層Ｇ3 内に測定子２が進入して鋼板Ｓと接触し停止する。図５に示す接触部２ａが硬化層Ｇ2 を破り軟化層Ｇ3 に進入すると検出装置５に作用する荷重が僅かに減少するため、図４に示す時間Ｔ0 から時間Ｔ1 までの間に、荷重の時間変化を示す曲線が極大値Ｌmax から極小値Ｌmin まで低下して谷部分を描くことがある。このため、高さｈ2 が高いときには表面Ｇ1 のみが硬化しており内部がそれほど硬化してないと考えられ、高さｈ2 がゼロに近い（低い）ときには表面Ｇ1 がそれほど硬化してないと考えられる。
【００２９】
時間Ｔ1 から時間Ｔ2 までの間に接触子２が鋼板Ｓに到達するが、測定対象物Ｇの内部が硬化している場合には硬化層Ｇ3 を掻き分けながら鋼板Ｓに到達する。その結果、図４に示すように、荷重の大きさが増加して高さｈから高さＨに達する。高さＨは測定子２が鋼板Ｓに接触したときの荷重の大きさであり、この荷重の大きさは測定子２、アダプタ３及び昇降軸４４などの昇降部分の自重に等しい。図４に示す時間Ｔ2 が長いときや、荷重の時間変化を示す曲線の傾きが小さいときには測定対象物Ｇの内部が硬く、時間Ｔ2 が短いときや曲線の傾きが大きいときには、測定対象物Ｇの内部が柔らかいと考えられる。また、時間Ｔ2 に比べて時間Ｔ1 が長いときには、表面Ｇ1 のみが硬化しており、時間Ｔ1 ，Ｔ2 が長いときには測定対象物Ｇ全体が硬いと考えられる。なお、測定対象物Ｇを鋼板Ｓに塗布せずに測定子２を鋼板Ｓに直接接触させると、図４に示す高さｈ1 ＝０の曲線が検出される。
【００３０】
この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に接触子２が接触してからこの測定対象物Ｇ内をこの接触子２が通過するときの荷重の時間変化に基づいて、この測定対象物Ｇの表面硬さを評価装置６が評価する。その結果、測定対象物Ｇの表面硬さが評価されて、使用や保存などにより表面が硬化しないグリースを開発する際の指標を得ることができる。
【００３１】
(2) この実施形態では、測定対象物Ｇの表面Ｇ1 に測定子２が接触してからこの測定対象物Ｇの硬化層Ｇ2 をこの接触子２が通過するまでの荷重の時間変化に基づいてこの測定対象物Ｇの表面硬さを評価装置６が評価する。このため、この荷重の時間変化を示す曲線の荷重値が大きいときには、表面Ｇ1 が硬化しており、この荷重値が小さいときには表面Ｇ1 が硬化していないと評価することができる。また、この荷重の時間変化を示す曲線の時間Ｔ0 が長いときには硬化層Ｇ2 が厚く、この時間Ｔ0 が短いときには硬化層Ｇ2 が薄いと評価することができる。
【００３２】
(3) この実施形態では、荷重の時間変化を示す曲線の極大値Ｌmax と極小値Ｌmin との間の差（高さｈ2 ）に基づいて測定対象物Ｇの表面硬さを評価装置６が評価する。このため、高さｈ2 が高いときには硬化層Ｇ2 の表面Ｇ1 側が硬化しており内部がそれほど硬化してないと評価することができる。また、高さｈ2 が低いときには硬化層Ｇ2 がそれほど硬化していないか測定対象物Ｇ内も硬化していると評価することができる。
【００３３】
(4) この実施形態では、加圧装置４と測定子２とを着脱自在にアダプタ３によって接続し、検出装置５を保持する保持部３２ａ，３２ｂをこのアダプタ３が備える。このため、既存の材料試験機などの構成を大幅に変更せずに材料試験機などにアダプタ３によって測定子２を装着して、測定対象物Ｇの表面硬さを安価で簡単に測定することができる。
【００３４】
【実施例】
次に、この発明の実施例について説明する。
表１は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置によりグリースの表面硬さを測定したときの測定結果である。
【００３５】
【表１】
0003908578.tif 000002
【００３６】
表１に示す実施例１〜３及び比較例１，２は、ウレアグリースＡの測定結果であり、実施例４〜６及び比較例３，４はウレアグリースＢの測定結果である。Ｎｅｗは、グリースを塗布した後に室温で放置したものであり、Ｈｅａｔ１は１５０℃で３時間加熱後に放置し冷却したものであり、Ｈｅａｔ２は １５０℃で２０時間加熱後に放置し冷却したものである。ヘッドφは、図３に示す接触部２ａの外径であり、実施例１〜６はヘッドφ８ｍｍで測定し、比較例１〜４はヘッドφ５ｍｍで測定した。また、縦８０ｍｍ×横６０ｍｍ×厚さ２ｍｍの鋼板上に縦７０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ３ｍｍでグリースを塗布し、加熱装置には恒温槽（ヤマト科学０Ｖ４００）を使用した。
【００３７】
図６は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置によってウレアグリースＡの表面硬さを測定したときのグラフであり、図６（Ａ）〜（Ｃ）は実施例１〜実施例３のグラフであり、図６（Ｄ）（Ｅ）は比較例１，２のグラフである。図７は、この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置によってウレアグリースＢの表面硬さを測定したときのグラフであり、図７（Ａ）〜（Ｃ）は実施例４〜実施例６のグラフであり、図７（Ｄ）（Ｅ）は比較例３，４のグラフである。
【００３８】
実施例１〜３は、表６及び図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、未加熱のものに比べて加熱時間が長いものほど高さｈ1 が高く時間Ｔ0 が長くなっており、加熱時間が長いものほど表面が硬化してグリース内部の硬化も進んでいることが分かる。実施例４〜６についても、表６及び図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、実施例１〜３と同様に加熱時間が長いと硬化する傾向がある。また、ウレアグリースＢは、ウレアグリースＡと比較して、感覚的に加熱放冷で表面が硬化しやすいと言われている。実施例１〜３に比べて実施例４〜６は高さｈ1 が高く時間Ｔ1 も長いため、ウレアグリースＡに比べてウレアグリースＢは硬くなり易い傾向があることが確認された。特に、実施例６は、長時間加熱しているため高さｈ2 が高く表面の硬化がかなり進んでいるものと考えられる。
【００３９】
比較例１，２は、表６及び図６（Ｄ）（Ｅ）に示すように、実施例１〜３に比べて高さｈ1 及び時間Ｔ0 に変化が余り見られない。このため、ヘッドφが小さく接触部２ａとグリース表面との間の接触圧が大きい場合には、グリースの表面硬さを反映した結果とはならず、正確な測定が困難であることが分かる。一方、比較例３，４は、表６及び図７（Ｄ）（Ｅ）に示すように、比較例１，２に比べて高さｈ1 に僅かに変化が見られる。このため、ウレアグリースＢのように表面が硬化し易いグリースを測定する場合には、ヘッドφの小さい接触部２ａにより表面硬さを測定可能であると考えられる。
【００４０】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、測定対象物Ｇとしてグリースを例に挙げて説明したが、ボンド、パテ、接着剤、合成樹脂などの表面硬さを測定する場合についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、測定子２の先端部を円板状に形成しているが、測定子２を円柱状に形成してもよく、外径の異なる複数の測定子２を用意して測定対象物Ｇの種類に応じて交換してもよい。
【００４１】
(2) この実施形態では、グリースを鋼材Ｓに塗布して表面硬さを測定する場合を例に挙げて説明したが、グリースの付着した軸受やグリースを収容するグリースカップなどをテーブル４１に設置して表面硬さを測定してもよい。また、この実施形態では、昇降機構部４３内のエアダンパによって測定子２の降下速度を調整しているが、昇降機構部４３を省略して測定子２を自由落下させてもよい。さらに、この実施形態では、測定子２に作用する荷重の時間変化を検出しているが、測定子２の速度変化を検出して表面硬さを評価してもよい。
【００４２】
(3) この実施形態では、測定対象物Ｇの表面硬さを評価装置６によって評価しているが、ペンレコーダなどの記録装置や測定装置によって荷重の時間変化を記録して測定対象物Ｇの表面硬さを利用者が机上で評価してもよい。また、この実施形態では、保持部３２ａ，３２ｂによって検出装置５を保持しているが、測定子２や固定部材３１に歪みゲージを貼り付けてこれらによって検出装置５を保持してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、測定対象物の表面硬さを簡単に評価することができる。また、この発明によると、既存の加圧装置に装着して測定対象物の表面硬さを簡単に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の正面図である。
【図２】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の側面図である。
【図３】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置に使用されるアダプタの断面図である。
【図４】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の測定結果を一例として示す図である。
【図５】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置の測定子が降下してからこの測定対象物内を通過するまでの動作を模式的に示す図である。
【図６】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置によってウレアグリースＡの表面硬さを測定したときのグラフであり、（Ａ）〜（Ｃ）は実施例１〜実施例３のグラフであり、（Ｄ）（Ｅ）は比較例１，２のグラフである。
【図７】この発明の実施形態に係る表面硬さ測定装置によってウレアグリースＢの表面硬さを測定したときのグラフであり、（Ａ）〜（Ｃ）は実施例４〜実施例６のグラフであり、（Ｄ）（Ｅ）は比較例３，４のグラフである。
【符号の説明】
１  表面硬さ測定装置
２  測定子
２ａ  接触部
３  アダプタ
４  加圧装置
５  検出装置
６  評価装置
３１  固定部材
３２  支持部材
３２ａ，３２ｂ  保持部
Ｇ  測定対象物
Ｇ1   表面
Ｔ0 ，Ｔ1 ，Ｔ2   時間
Ｈ，ｈ1 ，ｈ2   高さ
Ｌmax   極大値
Ｌmin   極小値
Ｌinf    変曲点
【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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