JP2003315172A - 残留応力測定装置、これを用いた残留応力データ測定方法並びに残留応力測定方法、及びこの残留応力測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留応力測定装置、残留応力データ測定方法
並びに残留応力測定方法、及び残留応力の測定プログラ
ムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体を
提供する。 【解決手段】 残留応力測定装置は、その本体１００内
に設けられ、試験材料に加えるための荷重を発生する荷
重加え装置１１０と、この荷重の変化を連続的に計測す
る荷重センサ１２３と、荷重センサ１２３と共に同軸に
て駆動される圧子ホルダー１２５と、これに一端が結合
され他端が試験材料に接触して荷重加え装置１１０から
の荷重を試験材料に加える圧子１２７と、これによる押
込み深さの変化を連続的に計測する変位センサ１２３
と、荷重センサ１２３及び変位センサからの測定値に基
づき残留応力を測定する測定プログラムを有するインタ
フェースコンピュータ２００とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、残留応力測定装
置、これを用いた残留応力データ測定方法並びに残留応
力測定方法、及びこの残留応力測定プログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】素材の塑性変形又は熱応力により発生す
る残留応力は、試験材料の疲労強度や破壊物性などの機
械的性質を低下させ、後加工を困難にする等の様々な問
題点を引き起こす。特に、最近、使用が急増した薄膜素
材の場合、異種素材接合部界面に発生した残留応力が、
機械的物性を左右する重要な要素であるという報告があ
り、バルク（bulk）素材においても溶接中に発生した残
留応力の重要性は既に知られている。

【０００３】公知の残留応力測定方法は２つに大別され
る。一つは機械的応力緩和方法（Mechanicalstress rel
axing）であって、穴開け法（Hole drilling）や切断法
（（Ｓaw cutting）などが挙げられる。もう一つは物理
的方法であって、Ｘ線回折法（X-raydiffraction）、バ
ルクハウゼン・マグネチック・ノイズ（Barkhausen mag
neticnoise）法、超音波法及び中性子回折法などが挙げ
られる。

【０００４】機械的応力緩和方法では、拘束因子を除去
して緩和する際の変形程度から残留応力を測定する。こ
のような機械的方法は、比較試片なしで残留応力を定量
的に評価することができるという利点はあるが、必ず試
片を破壊しなければならないという問題点がある。ま
た、物理的方法のうち、前記Ｘ線回折法では、原子間の
間隔を測定して変形の程度に計算し、バルクハウゼン・
マグネチック・ノイズ法では残留応力によって変化する
磁場ノイズの一つであるバルクハウゼン・ノイズの変化
を計算する。

【０００５】このような物理的方法は、非破壊的である
という利点はあるが、試験材料の微細組織の影響が大き
いという欠点により、溶接部のような微細組織の急激な
変化（結果値が残留応力なのか、微細組織の変化なのか
を判別することが難しい）が存在する領域における適用
は不可能であるという限界がある。

【０００６】このように既存の公知の残留応力測定方法
は、一定の形態の試片採取による応力緩和を補償するこ
とができず、測定中にも応力除去を目的として一部素材
を損傷することなく除去するなどの複雑な過程が必要で
あるという問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、機械的物性評価に有利で非破壊的な残留応力測定装
置及び測定方法を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、適用する荷重の範囲
を制御することにより、薄膜やマイクロ素子などの微小
領域から大型構造物に至るまでの広範囲な適用が可能で
あり、微細組織による影響を受けない残留応力測定装置
及び測定方法を提供することにある。

【０００９】本発明の更に他の目的は、体積を小型化し
て実構造物への着座が容易な残留応力測定装置を提供す
ることにある。

【００１０】本発明の更に他の目的は、着座装置を多様
化して、対象試験材料の大きさと種類に関係なく様々な
試験材料に着座させて測定することが可能な残留応力測
定装置及び測定方法を提供することにある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、水平移動を可能
にして、試験材料のいろいろの位置を測定するために本
体自体を移動する必要がない残留応力測定装置を提供す
ることにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、測定されたデー
タを分析するに際して、実験定数補正のための別途の測
定が不要なので測定費用を節減し、他の測定法では測定
が不可能な部分に対する測定も可能な残留応力測定装置
及び測定方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、残留応力測定装置において、前記残留応
力測定装置の本体と、前記本体内に設けられ、試験材料
に加えるための荷重を発生させる荷重加え装置と、前記
荷重加え装置によって前記試験材料に加えられる荷重の
変化を連続的に計測する荷重センサと、前記荷重加え装
置に接続され、前記荷重センサと共に同軸にて駆動され
る圧子ホルダーと、前記圧子ホルダーに一端が結合さ
れ、他端が前記試験材料に突き当たって前記荷重加え装
置にて発生された荷重を前記試験材料に加える圧子と、
前記圧子による押込みに従う前記試験材料の押込み深さ
の変化を連続的に計測する変位センサと、前記荷重セン
サ及び前記変位センサからの測定値に基づいて残留応力
を測定する測定プログラムを有するインタフェースコン
ピュータとを備えることを特徴とする残留応力測定装置
によって達成される。

【００１４】ここで、前記インタフェースコンピュータ
は、前記荷重加え装置を制御する１又はそれ以上の制御
ボタンを備えられている。

【００１５】前記測定プログラムは、前記制御ボタンの
何れかの操作に基づき、前記圧子を前記試験材料に接近
させて前記試験材料に荷重を加えることにより、前記荷
重と押込み深さの変化を計測し、前記試験料に加えられ
た荷重を除去して、更に、前記荷重と押込み深さの変化
を連続的に測定することにより残留応力を計算する。

【００１６】前記試験材料に固定するための着座装置を
備え、前記着座装置が、磁石、チェーン、又はＵ字型固
定具の少なくとも１つである。

【００１７】前記着座装置が固定された状態で、前記圧
子付きの前記本体を少なくとも一方向に水平移動させる
水平移動装置を備えることが好ましい。

【００１８】この際、前記水平移動装置は、前記本体を
支持するベースの上面に前記ベースと接続され、上部に
アリ溝が形成されたスライダベースと、前記スライダベ
ースと前記本体との間に配置され、前記スライダベース
の前記アリ溝内に摺動可能に噛み合わされたスライダ
と、前記スライダを前記スライダベースに対して少なく
とも一方向に水平移動させる移動ハンドルとを備えるも
のである。

【００１９】前記圧子は、球形、円錐形及び四角錐形の
少なくとも一つの形状を成し、前記圧子ホルダーに一体
に設けられる。

【００２０】一方、本発明の他の分野によれば、前記目
的は、請求項１記載の残留応力測定装置を用いて試験材
料の残留応力データを測定する方法であって、前記圧子
を残留応力試験の開始が可能な位置に移動させて前記試
験材料に接近させる圧子近接ステップと、前記圧子の移
動速度及び圧子の移動距離を設定し、前記試験材料に荷
重を加える荷重加えステップと、設定された前記圧子の
移動深さ分、前記圧子を垂直に移動させた後、前記圧子
の移動距離に従う一定の荷重除去率に応じて、前記圧子
を上昇させる荷重除去ステップと、前記荷重加えステッ
プ及び前記荷重除去ステップの各ステップで同時に前記
圧子の垂直移動による前記圧子の押込み深さ及び押込み
荷重を測定する測定ステップと、前記荷重加えステップ
と前記荷重除去ステップと前記測定ステップを多数回繰
り返す連続測定ステップと、前記圧子を試験材料から除
去する荷重除去ステップと、前記試験材料の残留応力を
計算する残留応力計算ステップとを含むことを特徴とす
る残留応力測定装置を用いた残留応力データ測定方法に
よっても達成される。

【００２１】ここで、前記圧子接近ステップは、前記圧
子を下降させる圧子下降ステップと、前記押込み荷重が
前記荷重設計値以上であれば、前記圧子の移動を止めて
前記圧子を距離設定値だけ上昇させ、前記押込み荷重が
荷重設定値未満であれば、前記圧子下降ステップを引き
続き行う判断ステップとを含むものである。

【００２２】この際、前記荷重設定値は、０.０１〜２
ｋｇｆであり、前記距離設定値は０.１〜３０μｍであ
る。

【００２３】前記残留応力計算ステップが、前記荷重除
去ステップの前又は後に行われることを特徴とする請求
項８記載の残留応力測定装置を用いた残留応力データ測
定方法。

【００２４】前記それぞれの連続測定ステップ毎に、前
記圧子移動速度、前記圧子移動距離及び前記荷重除去率
の少なくとも一つを変化させることが可能である。

【００２５】一方、本発明の他の分野によれば、前記目
的は、請求項１の残留応力測定装置を用いて試験材料の
残留応力を測定する残留応力測定方法において、前記圧
子を下降させて前記圧子を押込み試験の開始が可能な位
置に移動させるが、押込み荷重が荷重設定値以上であれ
ば、前記圧子の移動を止めて前記圧子を距離設定値だけ
上昇させ、前記押込み荷重が荷重設定値未満であれば、
前記圧子を引き続き下降させる圧子接近ステップと、前
記圧子の移動速度及び移動距離を設定し、前記試験材料
に荷重を加える荷重加えステップと、前記圧子の移動距
離だけ前記圧子が垂直移動した後、前記圧子の移動距離
の一定の荷重除去率だけ前記圧子を上昇させる荷重除去
ステップと、前記荷重加えステップ及び前記荷重除去ス
テップにおける前記圧子の垂直移動による前記圧子の押
込み深さ及び押込み荷重を測定する測定ステップと、前
記荷重加えステップと前記荷重除去ステップと前記測定
ステップとを、多数回繰り返す連続測定ステップと、基
準試片の測定式と測定した試験材料の測定式とを比較し
て前記試験材料の残留応力を測定するステップと、前記
圧子を試験材料から除去する荷重除去ステップとを含む
ことを特徴とする残留応力測定装置を用いた残留応力測
定方法によっても達成される。

【００２６】一方、本発明の他の分野によれば、前記目
的は、試験材料の残留応力を測定する測定プログラムを
記憶した記録媒体であって、請求項１記載のインターフ
ェースコンピュータに、前記圧子を下方に移動させて前
記圧子を押込み試験の開始が可能な位置に移動させる
が、押込み荷重が荷重設定値以上であれば、前記圧子の
移動を止めて前記圧子を距離設定値だけ上昇させ、前記
押込み荷重が荷重設定値未満であれば、前記圧子を引き
続き下方に移動させる圧子接近手順と、前記圧子の移動
速度及び移動距離を設定し、前記試験材料に荷重を加え
る荷重加え手順と、前記圧子の移動距離だけ前記圧子が
垂直移動した後、前記圧子の移動距離の一定の荷重除去
率だけ前記圧子を上方に移動させる荷重除去手順と、前
記荷重加え手順及び前記荷重除去手順を介して圧子の垂
直移動による前記圧子の押込み深さ及び押込み荷重を測
定する測定手順と、前記荷重加え手順と前記荷重除去手
順と前記測定手順を多数回繰り返す連続測定手順と、前
記圧子を試験材料から除去する圧子除去手順と、所定の
基準試片の測定式と試験材料の測定式とを比較して前記
試験材料の残留応力を測定する手順と、を実行させる測
定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体によっても達成される。

【００２７】本発明は、機械的物性評価に有利で非破壊
的な測定法として連続押込み測定方法を開示する。この
ような連続押込み測定方法は、押込み荷重に対する試験
材料の変形を押込み荷重−変位曲線で表わし、残留応力
に対して敏感に曲線形状が変化する。

【００２８】また、前記連続押込み測定方法は、適用す
る荷重の範囲を制御することにより、薄膜やマイクロ素
子のような微小領域から大型構造物に至るまでの広範囲
な適用が可能であり、微細組織による影響を受けないと
いう利点をもっており、新しい残留応力測定方法として
広く用いられるであろう。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図に基づいて本発明を
詳細に説明する。残留応力測定装置、残留応力測定装置
を用いた残留応力データ測定方法及び残留応力測定方
法、残留応力測定装置を用いた残留応力測定方法を記憶
した記録媒体について順次説明する。そして、最終的に
は測定プログラムによる残留応力測定方法の実施例につ
いて各式を用いて詳細に説明する。

【００３０】第１に、残留応力測定装置について述べ
る。図１乃至図５を参照して残留応力測定装置の一実施
例について述べる。図１は本発明の一実施例による残留
応力測定装置の全体構成図、図２は図１に示した残留応
力測定装置の本体の正断面図、図３は図２に示した本体
の側断面図、図４は図２に示した本体の部分平面図、図
５は図２に示した本体の下部一部、変位センサ及び荷重
センサの領域を示す部分断面図である。

【００３１】図１に示すように、本発明に係る残留応力
測定装置は、本体１００と、本体１００に連結されたイ
ンタフェースコンピュータ２００とを有する。本体１０
０は、物性を測定する試験材料に着座させて残留応力の
測定を行うための機器の主要部である。インタフェース
コンピュータ２００には、本体１００の作動を制御する
とともに、本体１００の測定手順によって測定されたデ
ータを分析するためのプログラム、及び本体１００から
の信号値を変換する装置等が搭載されている。

【００３２】図２及び図３に示すように、本体１００
は、フレーム１０１、荷重加え装置１１０、ボディ１０
２、荷重センサ１２３、圧子ホルダー１２５、圧子１２
７、変位センサ１２８、水平移動装置１４０、コネクタ
１６１、１６３を含備える。フレーム１０１は円筒形状
を有するもので、いろいろの内蔵部品を保護し且つ外観
をなす。本実施例において、フレーム１０１は、荷重加
え装置１１０、ボディ１０２、荷重センサ１２３及び圧
子１２７の一部分を含むために高強度アルミニウム軽量
合金を使用するとともにその重量を減らすことにより、
携帯及び運搬も容易である。

【００３３】荷重加え装置１１０は、残留応力測定の際
に試験材料に加えられる荷重を発生するものであって、
モータ１１１、減速機１１２及びボールスクリュー１１
７からなる。モータ１１１としては、外部荷重及び過負
荷に安定的で精密制御の可能なＤＣステッピングモータ
を採用することにより、現場から外部振動など発生可能
な危険要素の影響を除去できる。減速機１１２は、モー
タ１１１の下方に位置し、モータ１１１により発生した
動力で圧子１２７を移動させる際に、圧子１２７の移動
速度を測定に必要なだけの低速に減速させ、小型のモー
タ１１１からの出力を増幅させる。

【００３４】カップリング１１３は、減速機１１２の下
方に設けられ、減速機１１２とボールスクリュー１１７
を連結し、モータ１１１の動力をボールスクリュー１１
７に伝達する。ボールスクリュー１１７の外側にはベア
リングが嵌合され、このベアリングはボールスクリュー
１１７の回転自在に支持する。

【００３５】支持軸１１６は、ボディ１０２を貫通し、
ボディ１０２が上下に移動する際にボディ１０２の移動
を案内し、外部衝撃による揺れ又はそれ自体の揺れを防
止する。ボールスクリュー１１７は、モータ１１１から
の動力により回転する部分であり、この回転力を利用し
て圧子１２７に荷重を加える。即ち、ボールスクリュー
ナット１１８は、ボールスクリュー１１７に螺合され、
ボールスクリュー１１７が回転すると上下方向に垂直移
動する。

【００３６】ボディ１０２は、ボールスクリューナット
１１８に合体され、ボールスクリューナット１１８の垂
直移動に伴って、荷重加え装置１１０で発生された回転
力を垂直荷重に変換して、圧子１２７が試験材料に荷重
を加えられるようにする。荷重センサ１２３は、ボディ
１０２の下方に位置し、ボディ１０２によって加えられ
た荷重の変化を連続的に計測する。荷重センサ１２３を
押込むと、押込み荷重に比例する変形が発生し、この変
形に応じて、荷重センサ１２３に内蔵されたストレイン
ゲージの電気抵抗が変化し、結果として流れる電流が変
化するので、この電流の変化を感知して荷重を連続測定
する。

【００３７】荷重センサ１２３の最大荷重は１００ｋｇ
ｆ、荷重分解能は１.５ｇｆとそれぞれ設計されること
により、既存のＡＩＳ２０００の場合より最大荷重が少
なくて精密度が更に高くなった。その理由は、ＡＩＳ２
０００でのように引張物性を得るためには球形圧子（図
示せず）を使用しなければならず、そのような圧子が試
験材料の内部に一定の深さ以上押込まれなければならな
い。このため、更に大きい荷重が必要であるが、残留応
力測定装置は押込み深さよりは装備の精密度が優先視さ
れるので、前記のような設計を有することができる。こ
こで、最大荷重が増えるほど、荷重分解能も一緒に増加
するので、精密な分析が難しくなり、最大荷重が低い場
合には十分なデータを得ることができないので、様々な
実験によって最適の荷重範囲を決定する。

【００３８】荷重センサ１２３の下方には、荷重センサ
１２３と圧子１２７とを連結する延長軸１２４がある。
延長軸１２４は上端の内周面に雌ねじが設けられ、この
雌ねじが、荷重センサ１２３の下端に設けられた雄ねじ
に結合されている。延長軸１２４の下端には圧子１２７
が設けられている。圧子１２７は、実質的に試験材料に
接触荷重を加える部分であって、例えばビッカース圧子
を採用できる。延長軸１２４と圧子１２７とは、着脱式
になっているので、延長軸１２４からの圧子１２７の離
脱の危険性を無くし、実験誤差を除去できる。本実施例
では、圧子１２７は四角錐形のビッカース圧子である
が、用途に応じて円錐形又は球形を採用することもでき
る。

【００３９】変位センサ１２８は、圧子１２７と平行に
移動し、圧子１２７と荷重センサ１２３との間に位置す
る。変位センサ１２８は、本体１００の内壁面に固定し
たマグネットと平行して移動しながら変位を測定する。
センサブラケット１２９は、圧子１２７に連結された延
長軸１２４と、変位センサ１２８とを締結する。圧子１
２７が上下に移動すると、変位センサ１２８はマグネッ
トに対し平行移動して押込み深さを測定するので、圧子
１２７の押込み深さを測定することができる。変位セン
サ１２８の最大測定範囲は、圧子１２７の最大移動範囲
であり、正確な押込み深さを測定可能にするため、均等
目盛（Linear Scale）を使用したが、必ずしもこれに制
限されるものではない。

【００４０】変位センサ１２８は、圧子１２７と変位セ
ンサ１２８の無理な上下移動による機器の破損を防止す
るために、上端と下端に極限信号発生装置が取り付けら
れる。圧子１２７と変位センサ１２８の安全な移動が可
能な領域を設定し、各領域の限界位置に極限信号発生装
置を取り付ける。この領域を超過する場合には、モータ
１１１の回転が中断されて圧子１２７と変位センサ１２
８の移動が中断される。

【００４１】荷重加え装置１１０及び荷重センサ１２３
とベース１３３との間には、水平移動装置１４０が設け
られる。水平移動装置１４０は、残留応力測定を行った
後、同一試験材料に対し他の位置で次の残留応力測定を
行うとき、残留応力測定装置全体を移動することなくフ
レーム１０１のみを水平移動して次の残留応力測定を行
うための装置である。

【００４２】図２、図３及び図４を参照するが、特に図
４を参照すると、本体１００のフレーム１０１の下部に
位置した水平移動装置１４０は、スライダ１４１、スラ
イダベース１４２、ロック金具１４３、ロックボルト１
４３ａ、及び移動ハンドル１４５を有する。

【００４３】スライダ１４１は、本体１００のフレーム
１０１の下部に位置し、スライダベース１４２はスライ
ダ１４１の下部に位置する。スライダベース１４２には
凹状のアリ溝が設けられ、スライダ１４１には、バチ形
の凸部が設けられ、これらが摺動可能に嵌合されてい
る。従って、スライダ１４１がスライダベース１４２に
乗ってアリ溝方向に摺動して本体１００を水平移動させ
ることができる。

【００４４】ロックボルト１４３ａは、スライダ１４１
の溝を貫通してスライダベース１４２に接触している。
ロック金具１４３は、ロックボルト１４３ａと締結され
ており、回転させるとロックボルト１４３ａが上下に移
動する。ロック金具１４３をロックボルト１４３ａが延
長するように回転させると、ロックボルト１４３ａが、
スライダベース１４２を押圧してスライダ１４１を固定
する。この状態でロック金具１４３をロックボルト１４
３ａが短縮されるように回転させると、ロックボルト１
４３ａは、スライダベース１４２の加圧を解除し、スラ
イダ１４１に力を加えると水平移動可能にする。

【００４５】スライダ１４１の水平移動させる力は、移
動ハンドル１４５を回転させることにより得られる。移
動ハンドル１４５には、ブラケット１４５ａを貫通して
スライダ１４１のナット１４５ｃに螺合されたボルト１
４５ｂが設けられている。移動ハンドル１４５を回転さ
せると、移動ハンドルボルト１４５ｂも共に回転する。
移動ハンドルボルト１４５ｂの回転によって、移動ハン
ドルナット１４５ｃ、スライダ１４１及び、フレーム１
０１が、ねじ山の方向に沿って移動ハンドル１４５方
向、或いはその反対方向に移動できるようにする。移動
ハンドル１４５には移動距離を知らせる目盛りが設けら
れている。

【００４６】本体１００の末端にあるベース１３３は、
着座装置１３０を本体１００に連結させ、着座装置１３
０を締結していない場合には本体１００を支持する。

【００４７】本発明に係る残留応力測定装置は、本体１
００とは別途に着座装置１３０を有する。着座装置１３
０は磁石１３１、磁石ブラケット１３１ａ及び２つのボ
ルト１３３ｂ、１３３ｂ' を有する。磁石１３１とベー
ス１３３は磁石ブラケット１３１ａに２つのボルト１３
３ｂ、１３３ｂ' によってそれぞれ結合されている。磁
石１３１は、その着座する部分が鉄材部分の時に使用す
るが、曲率を有する試験材料の場合には磁石１３１の底
部を曲率に合わせて加工して使用する。

【００４８】本実施例では、着座装置１３０が磁石１３
１であると説明したが、着座する試験材料の種類に応じ
てチェーン又は曲率のあるＵ字型固定具を使用すること
もできる。チェーンは磁石１３１の使用が不可能な場
合、試験材料の周りを巻いて本体１００に着座させる。
例えば、１００ｋｇ程度の高荷重を支持するために４重
チェーンを使用し、ベース１３３とチェーンとの間はボ
ルト締結方式と固定金具用螺合方式を混用して締結す
る。Ｕ字型固定具はチューブに使用し、本体１００を支
持する両側のブラケットとＵ字型固定具とをボルトで締
結して本体１００を固定する。

【００４９】更に図１を参照すると、本体１００のフレ
ーム１０１の上端部に位置するコネクタ１６１、１６３
は、本体１００とインタフェースコンピュータ２００と
の間で互いに信号をそれぞれ伝達する部分である。コネ
クタは、モータコネクタ１６１及び信号コネクタ１６３
からなり、それぞれインタフェースコンピュータ２００
のモータコネクタ１６１' 及び信号コネクタ１６３' に
それぞれ連結される。

【００５０】インタフェースコンピュータ２００は、測
定した試験材料の押込み荷重と変位データを分析するプ
ログラムを搭載し、現場で残留応力を計算することがで
きる。残留応力は後述する残留応力測定を用いた残留応
力決定方法によって計算される。

【００５１】また、インタフェースコンピュータ２００
に搭載されたプログラムには、測定の前に圧子１２７を
試験材料に接近させるか、或いは測定の後に圧子１２７
を試験材料から離すためのモータ１１１の手動駆動機能
と、測定を開始する際に自動的に試験材料測定の開始が
可能な位置に移動させるエンゲージ機能がある。これに
ついては後述する。

【００５２】インタフェースコンピュータ２００には、
それぞれモータコネクタ１６１及び信号コネクタ１６３
に連結されるモータコネクタ１６１' 及び信号コネクタ
１６３' がある。そして、インタフェースコンピュータ
２００には、緊急停止ボタンや電源ボタンなどのような
１又はそれ以上の制御ボタンが設けられている。

【００５３】以下、図１乃至図５を参照して本発明に係
る残留応力測定装置の作動について述べる。まず、着座
装置１３０を、本体１００のベース１３３に結合させた
後、測定する試験材料に着座させる。ロック金具１４３
がロックされていなければ、ロックボルト１４３ａが下
方に移動するようにロック金具１４３を回転させ、ロッ
クボルト１４３ａがスライダベース１４２を加圧してス
ライダ１４１及び本体１００などを固定させる。

【００５４】インタフェースコンピュータ２００の電源
ボタンを押して電源をつけると、圧子１２７は最大限上
昇して極限信号発生地点まで上昇する。この際の速度は
モータ１１１と減速機１１２における上昇可能な最高速
度である。測定速度及び手動上下動作速度は、予め設定
されたモータ１１１の回転速度を減速機１１２にて変速
することによって得られる。モータ１１１の回転力は、
減速機１１２とカップリング１１３を回転させてボール
スクリュー１１７を回転させ、ボールスクリューナット
１１８を下方に垂直移動させる。ボールスクリューナッ
ト１１８の垂直移動はボディ１０２、荷重センサ１２
３、延長軸１２４、圧子１２７、変位センサ１２８を同
時に下方に移動させる。

【００５５】この際、荷重センサ１２３と変位センサ１
２８は、荷重と変位の変化を連続的に測定する。前記垂
直荷重は圧子１２７を試験材料に押込ませる。変位セン
サ１２８は圧子１２７の押込み深さを連続的に計測する
荷重センサ１２３と変位センサ１２８によって荷重及び
押込み深さを一定の深さまで測定し、モータ１１１を反
対方向に回転させて圧子１２７の荷重を一定の程度除去
すると同時に、荷重及び押込み深さを測定して応力及び
実際の接触面積を求める過程を所定の位置で連続的に施
行する。

【００５６】再び前記方法で圧子１２７に荷重を加えて
押込み深さを更に増大して荷重及び押込み深さを測定
し、荷重を一定の程度除去すると同時に荷重及び押込み
深さを連続的に測定して応力及び実際の接触面積を求め
る。このような過程を繰り返すことにより、所定の位置
での応力及び変形率曲線を完成することができる。

【００５７】所定の位置で押込み測定が終わったら、水
平移動装置１４０のロック金具１４３を解除し、移動ハ
ンドル１４５を回してスライダ１４１を水平移動させた
後、次の位置で前述したような同一の押込み測定を行
う。他の試験材料に対して残留応力測定を行うために
は、着座装置１３０の磁石１３１を取り外し、他の試験
材料に残留応力測定装置全体を移動させた後、磁石１３
１を更に他の試験材料に着座させて残留応力測定を行
う。

【００５８】また、曲率を有する対象に着座させるため
に、磁石１３１を曲率加工して使用することができる。
一方、試験材料が磁性体ではない場合には、図５の着座
装置１３０の磁石ブラケット１３１ａとベース１３３と
を結合させるボルト１３３ｂ、１３３ｂ' を回転させて
着座装置１３０を本体１００から分離した後、他の着座
装置１３０、例えばチェーン又はＵ字型固定具をベース
１３３に締結し、その後同一の方法で測定する。

【００５９】第２に、残留応力測定装置を用いた残留応
力データ測定方法及び残留応力測定方法について述べ
る。図６乃至図８を主に参照するが、図１乃至図５を部
分的に参照して本発明に係る残留応力測定装置を用いた
残留応力データ測定方法及び残留応力測定方法の一実施
例を説明する。

【００６０】図６に示すように、本発明に係る残留応力
測定装置を用いた残留応力測定方法は、圧子移動方法選
択ステップ（Ｓ１０）、圧子接近ステップ（Ｓ２０）、
荷重加えステップ（Ｓ３０）、荷重除去ステップ（Ｓ４
０）、測定ステップ（Ｓ５０）、連続測定ステップ（Ｓ
６０）、荷重除去ステップ（Ｓ７０）及び残留応力計算
ステップ（Ｓ８０）を有する。反復説明を回避するため
に、残留応力測定方法を説明しながら残留応力データ測
定方法を説明する。圧子移動方法選択ステップ（Ｓ１
０）は、残留応力測定装置の圧子１２７の移動を手動又
は自動で選択するステップである。

【００６１】図７を参照すると、まず、測定を開始する
前に、圧子１２７を試験材料に接近させるために圧子１
２７の移動方法を選択する（Ｓ１００）。圧子１２７の
移動を手動にするか否かを尋ね（Ｓ１１０）、手動であ
れば、圧子１２７の移動速度を設定する（Ｓ１２０）。
圧子１２７の移動速度を設定した、アップを選択すると
（Ｓ１３０）、圧子１２７を上方に移動させる（Ｓ１５
０）。これとは逆に、ダウンを選択すると（Ｓ１３
５）、圧子１２７は下方に移動する（Ｓ１５５）。

【００６２】圧子１２７の移動を手動にせず自動にする
としても（Ｓ１１５）、一応圧子１２７の移動速度を設
定しなければならない（Ｓ１２０'）。その後、移動距
離を入力し（Ｓ１４０）、移動距離が負数であるか否か
を判断し（Ｓ１４５）、移動距離が負数であれば、圧子
１２７を上方に移動させ（Ｓ１５０）、移動距離が正数
であれば、圧子を下方に移動させる（Ｓ１５５）。

【００６３】圧子接近ステップ（Ｓ２０）は、圧子１２
７を残留応力測定の開始が可能な位置に移動させて試験
材料に接近させるステップである。図８を参照すると、
圧子１２７を下方に移動させながら（Ｓ２１０）、実時
間にて移動距離及び荷重を表示する（Ｓ２２０）。次
に、圧子１２７の受ける荷重が０.２ｋｇｆ以上である
か否かを判断し（Ｓ２３０）、荷重が０.２ｋｇｆ以上
であればはい、圧子１２７の下降を止め（Ｓ２４０）、
上方に１０μｍ移動させた後（Ｓ２５０）停止する（Ｓ
２６０）。

【００６４】こうなると、圧子１２７と試験材料との距
離が、測定を開始し得る適当な程度にセットされる。も
し荷重が０.２ｋｇｆ以上でなければ「いいえ」、圧子
１２７の荷重が０.２ｋｇｆに到達するまで圧子１２７
を引き続き下方に移動させて圧子接近ステップを繰り返
し行う。

【００６５】この際、０.２ｋｇｆと１０μｍの値は、
それぞれ荷重設定値と距離設定値を示し、反復的な実験
から得られた値であって、データ測定開始範囲が０.２
ｋｇｆ以上であるため、物性の測定には影響を与えな
い。また、本実施例では、荷重設定値と距離設定値がそ
れぞれ０.２ｋｇｆと１０μｍであるが、実験結果、エ
ンゲージの荷重設定値は０.０１〜２ｋｇｆ、距離設定
値は０.１〜３０μｍ内で有効範囲を有するので、この
範囲内でのエンゲージ設定は本発明の範囲に属すると言
える。

【００６６】荷重加えステップ（Ｓ３０）は試験材料に
荷重を加えて圧子１２７を垂直下降させるステップであ
る。この際、垂直下降速度移動速度と垂直下降長さ移動
距離を予め定めておく。圧子１２７の移動速度と移動距
離は、前述した残留応力測定装置のモータ１１１と減速
機１１２を制御して得ることができる。例えば、最大移
動距離を３００μｍ、反復回数を１０にした場合、移動
速度を０.１ｍｍ／ｍｉｎ、１回の移動距離を３０μｍ
にすることができる。

【００６７】荷重除去ステップ（Ｓ４０）は、圧子１２
７を移動距離だけ下方に移動させた後、一定の荷重除去
率だけ荷重を除去して圧子を一定の距離だけ上方に移動
させるステップである。これも前記残留応力測定装置の
モータ１１１と減速機１１２を制御して得ることができ
る。前記例において、荷重除去率が３０％の場合、１回
の移動距離を得るために付加した荷重の７０％に該当す
る荷重まで圧子を上方に移動させる。測定ステップＳ５
０は、荷重加えステップ（Ｓ３０）と荷重除去ステップ
（Ｓ４０）を介して圧子１２７の垂直移動による圧子１
２７の押込み深さと押込み荷重を測定するステップであ
る。このステップＳ５０は残留応力測定装置の変位セン
サ１２８と荷重センサ１２３によって行われる。

【００６８】連続測定ステップ（Ｓ６０）は、荷重加え
ステップ（Ｓ３０）、荷重除去ステップ（Ｓ４０）及び
測定ステップ（Ｓ５０）を一定の回数繰り返すステップ
である。一方、移動速度、圧子の移動距離及び荷重除去
率を各次数毎に異ならせることができる。例えば、次数
が低くて付加荷重が小さい場合１回乃至３回には荷重除
去率を大きくし、段々次数が大きくなると、荷重除去率
を小さくすることもできる。次数が低い場合、荷重除去
率を大きくするので、塑性変形様相を正確に反映するこ
とができる。

【００６９】荷重除去ステップ（Ｓ７０）は圧子１２７
を試験材料から除去するステップである。残留応力計算
ステップ（Ｓ８０）は、測定ステップ（Ｓ６０）で測定
して求めた押込み深さに対する押込み荷重曲線を用いて
残留応力を計算するステップである。ここで、残留応力
は後述する残留応力測定を用いた残留応力決定方法によ
って計算することができる。勿論、残留応力計算ステッ
プ（Ｓ８０）は荷重除去ステップ（Ｓ７０）の前あるい
は後に位置することができる。

【００７０】以上、図面を参照して残留応力測定装置を
用いた残留応力データ測定方法及び残留応力測定方法を
説明したが、本発明はこれに制限されない。

【００７１】残留応力測定装置の水平移動装置１４０を
用いて圧子１２７を同一試験材料に対して一軸方向に水
平移動しながら、前述した残留応力測定方法を繰り返す
ことにより、同一試験材料に対して残留応力値を多数計
算することもできる。この際、多数測定された残留応力
値のうち小さ過ぎるか或いは大き過ぎる値を表わすデー
タは捨て、残りの残留応力値を平均するので、試験材料
の残留応力をより正確に求めることができる。

【００７２】第３に、残留応力測定装置を用いた残留応
力測定方法を記憶した記録媒体、即ち、残留応力測定プ
ログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録
媒体について述べる。図９乃至図１３を主に参照し、図
１乃至図８を付随的に参照して本発明に係る残留応力測
定装置を用いた残留応力測定方法（プログラム）を記憶
した記録媒体を説明する。記録媒体はコンピュータなど
の演算装置で実行することができる。例えば、記録媒体
は、図１に示した残留応力測定装置を制御することが可
能なインタフェースを含んだコンピュータで実行し、測
定装置の測定データの入力を受けて試験材料の残留応力
値を測定して出力することができる。

【００７３】図９は図１の残留応力測定装置を用いた測
定方法を記憶した記録媒体をコンピュータによって実行
した場合の初期画面、図１０は実験条件を設定するため
の画面、図１１は図１の残留応力測定装置を用いた測定
方法（プログラム）を記憶した記録媒体によって測定さ
れた押込み深さと押込み荷重曲線の画面、図１２は同一
試験材料又は異種試験材料に対して多数測定された押込
み深さと押込み荷重曲線を重ね合わせた画面、図１３は
押込み深さと押込み荷重曲線を用いて誘導された残留応
力分析結果を示す画面である。

【００７４】記録媒体をコンピュータによって実行した
場合の初期画面は、上位メニュー、機器現在状態表示
部、モータ１１１の手動駆動部、エンゲージボタン、グ
ラフ窓、基準（reference）データベース作りボタン及
び残留応力測定ボタンから構成される。初期画面の構成
要素はマウス又はキーボードを用いてクリックし、或い
はキーボードを用いて手動操作することができる。

【００７５】上位メニューには「開く」、「保存」、
「基準変更」、「残留応力分析」などの基本メニューを
有する。基準データベース作りボタン又は残留応力測定
ボタンを選択し、簡単な情報入力窓に測定者及び試片に
対する情報を入力すると、実験条件設定画面が出力され
る。実験条件は圧子１２７の種類、多重実験回数、最大
変位、荷重除去率、荷重維持時間などである。下部の手
動部では最終変位と測定速度を調節することができる。
このような実験条件による実験条件模式図が出力される
ので、実験条件による実験結果を予測して出力すること
ができる。

【００７６】機器現在状態表示部は、現在残留応力測定
装置の圧子１２７の荷重と変位を表示する。モータ１１
１の手動駆動部は、測定の前に圧子１２７を試験材料に
接近させるか、或いは残留応力測定終了の後に次の測定
位置に移動させるために、圧子１２７を試験材料から除
去する際に使用するメニューである。図７を参照する
と、圧子１２７の移動速度を設定した後、手動駆動部の
アップボタンを押すと、圧子１２７が上方に移動する。
一方、ダウンボタンを押すと、圧子１２７が下方に移動
する。

【００７７】エンゲージボタンは、試験材料を測定の開
始が可能な位置に移動させる際に、測定者が直接圧子１
２７と試験材料を観察しながら圧子１２７を試験材料に
接近させなければならないという不便さを無くすため
に、自動で試験材料を測定の開始が可能な位置に移動さ
せるメニューである。図８を参照すると、まずエンゲー
ジボタンを押すと、図６の圧子１２７の接近ステップ
（Ｓ２０）を実行して圧子１２７を測定可能な位置に移
動させる。

【００７８】初期画面に図示されていない開始ボタンを
クリックすると、記録媒体に記憶された測定方法を実行
して残留応力の基準データベースを作り、或いは残留応
力を測定することができる。

【００７９】まず、現在の圧子１２７の荷重と変位が機
器の状態部に出力されることについては前述した。ま
た、現在までの累積押込み深さ（変位）による押込み荷
重曲線は、図１１に示すようにグラフ窓に表示する。同
一試験材料に対して水平移動して押込み深さによる押込
み荷重曲線を多数求めた場合、或いは測定部位に応じて
残留応力が変化してこれに対する比較が必要な場合に
は、同時に図１２に示すように、曲線を重ね合わせて表
示することもできる。

【００８０】初期画面には基準データベース変更ボタン
及び残留応力分析ボタンがあり、基準データベース変更
ボタンをクリックすると、装備に入力されているデータ
ベースの中から基準値を選択して変更することができ
る。残留応力ボタンをクリックすると、選択された基準
値による残留応力を分析し得る残留応力分析窓が画面に
現われ、分析開始ボタンを押すと、残留応力値が表示さ
れる。残留応力分析の際には、基準曲線と残留応力測定
曲線が現われるとともに、分析された結果が共に画面に
現われる。このような内容を様々なファイル形態、例え
ばＢＭＰのようなイメージファイルにして記憶すること
もできる。

【００８１】第４に、測定プログラムによる残留応力測
定方法の実施例について述べる。図１１及び図１４を参
照すると、残留応力を測定するためには基準試片（Ｓtr
essfree状態）の押込み荷重−変位曲線が必要である
が、これは測定しようとする実際試片の押込み荷重−変
位曲線と比較するためである。残留応力を求めるために
は下記の過程を行うべきであるが、その順序は次の通り
である。

【００８２】まず、基準試片に対し前述した残留応力測
定装置を用いて多重連続押込み実験を行い、ここから得
られた曲線に基づいて負荷（loading）曲線のフィッテ
ィング（fitting）式、無負荷（unloading）曲線の傾き
及び実際の押込み深さｈｃを求める。

【００８３】得られた押込み荷重−変位曲線から機械的
弛緩、減／加速効果、クリープ（creep）効果のない負
荷部分のみを別途に切り取ってフィッティング過程を経
るが、これは実際多重押込みの場合、荷重除去時の曲線
形態が歪曲されて、実際適用された荷重とは差異を示す
ため、より正確な値の測定のために必ず必要である。一
定の硬度値を示すビッカース硬さ試験の際に加えられる
荷重は、圧痕の面積に比例するが、圧子下部の複雑な弾
性域／弾塑性変形によって正確に比例する関係であると
は言えないので、負荷の際に与えられた押込み深さとの
関係を式１のように５次式の形態で適合化させて実験式
を得る。

【００８４】

【式１】

【００８５】次に、それぞれの無負荷曲線の分析を開始
する際にも、前記負荷曲線の分析のように式２のような
形態でフィッティングする。式２は無負荷曲線の全ての
点に最も近似した曲線を計算するアルゴリズムである。

【００８６】

【式２】

【００８７】ここで、ｈｆは荷重除去後の残留最終深さ
である。両辺に代数を取ってフィッティングを経ると、
ｋ及びｍを知ることができ、これにより無負荷曲線の傾
きＳを求めることができるが、その関係は式３で与えら
れる。

【００８８】

【式３】

【００８９】弾性的な押込み荷重除去中に圧子／試片の
一定の接触面積を維持すると、無負荷曲線は直線形態を
持つことになり、これから接触深さｈｃが決定される。
ところが、荷重除去中に実際圧子の形状に応じて接触面
積は段々減少し、接触部周辺の弾性曲げも変化する。こ
のような実際圧子の接触関係式は式４で与えられる。

【００９０】式３において、各無負荷曲線の中から変位
の最も大きい値をｈｍａｘとして取ってＳを決定する。
その後、負荷曲線をフィッティングした式とＳを用いて
得ることが可能な無負荷曲線の接線との交点を各無負荷
部分におけるｈｍａｘとして再設定する。これは、装備
によっては曲線が理想的な形態から外れることも可能で
あるが、この際に発生する誤差を最小化するためであ
る。

【００９１】

【式４】

【００９２】ここで、ｈｉは無負荷曲線の接線を延長す
る際の切片の深さであり、ｈｍａｘは前述した負荷曲線
とＳを用いて得られる無負荷曲線の接線との交点を用い
て求めた各部分無負荷時の最大押込み深さである。ωは
圧子の幾何学的因子（geometrical factor）、ビッカー
ス（Vickers）圧子の場合にはその値が０.７２で与えら
れる。このような接触深さの決定はそれぞれの部分無負
荷で全て行われる。

【００９３】本例では簡単な表現のために上記のような
式を使用したが、本出願人が韓国特許庁へ２００１年１
月１２日付で特許出願した未公開の「連続押込み試験を
用いた加工硬化指数及び応力係数決定方法」（出願番号
１０−２００１−１７７０）、「連続押込み試験を用い
た降伏強度決定方法」（出願番号１０−２００１−１７
７１）、「連続押込み試験を用いた引張強度決定方法」
出願番号１０−２００１−１７７２に開示されている、
押込みの際に圧痕角部に試験材料が集積するか或いは一
緒に入りこむパイルアップ（pile up）とシンクイン
（Ｓink in）を考慮した接触深さの決定方法を使用する
こともできる。

【００９４】基準試片における実験が終わると、残留応
力を測定しようとする試片で実験を行うが、この際は部
分荷重除去のステップを経る必要がない。これはそれぞ
れの試片において一定の押込み深さに対して加えられた
荷重値の相対的差異が、試片内に存在する残留応力と直
接的な関係があるので、標準化された押込み深さｈｃを
既に既存の基準試片から得た以後にはｈｃ値を得ること
は不要だからである。

【００９５】残留応力を求めようとする試片において連
続押込み実験を行った後、以前ステップと同様に、負荷
部分のフィッティングを経る。また、ここで得られた式
と基準試片から得られたフィッティング式との比較を行
う。この際、測定された押込み荷重−変位曲線の形態に
より、存在する残留応力の符号を決定することができる
が、もし基準状態より曲線の位置が上方であれば、圧縮
残留応力が存在することであり、その反対の場合は引張
残留応力が存在すると言える。

【００９６】それぞれの負荷曲線式が得られた後には、
次の関係によって残留応力を測定するが、基準試片と実
際試片との同じ押込み深さで加えられる押込み荷重の差
は残留応力による影響であると考えられるので、その際
の荷重差異を実際面積で割ると、残留応力値を得ること
ができる。本例では各無負荷曲線から求めたｈｍａｘの
押込み深さで荷重の差異を求めた。従って、計算される
残留応力値は１回の実験における基準実験の際の部分無
負荷回数だけ得ることができる。

【００９７】定数αが存在する理由は、試片上に存在す
る応力の分布状態がそれぞれ異なるため、薄膜における
等方向二軸応力状態（αｘ＝σｙ）又は溶接部の如く一
側方向への応力のみが重視される状況（αｘ＞＞σｙ）
を例として挙げることができる。

【００９８】残留応力による影響は同じ押込み深さに対
する適用荷重の差異で現われる。この際、応力値は加え
られた荷重を単位面積で割った値なので、式５で表わす
ことができる。

【００９９】

【式５】

【０１００】ここで、ＬＲは実際試片に加えられる押込
み荷重、Ｌ０は基準試片に加えられる押込み荷重であ
る。Ａｃは実際接触面積であって、ビッカース硬さ試験
用の圧子の幾何学的形態を考慮すると、式６のようであ
る。

【０１０１】

【式６】

【０１０２】基準試片から得られたそれぞれのｈｃ値を
代入して出たＡｃ値を代入すると、実際残留応力値はあ
る程度の範囲内で変化するが、これは押込み荷重の増加
に伴って圧子下部の塑性領域が増加するためである。こ
れにより、該当接触面積による残留応力値の平均を求め
てその値を残留応力と定義する。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機械的物性評価に有利で非破壊的な残留応力測定装置及
び測定方法が提供される。また、適用する荷重の範囲を
制御することにより、薄膜やマイクロ素子のような微小
領域から大型構造物に至るまで広範囲な適用が可能であ
り、微細組織による影響を受けない。

【０１０４】また、本発明の測定装置によれば、体積を
小型化して実構造物への着座が容易である。また、着座
装置を多様化することにより、対象試験材料の大きさと
種類に関係なく様々な試験材料に着座させて測定するこ
とができる。また、本発明の測定装置は、水平移動が可
能なので、いろいろの試験材料の複数位置を測定するた
めに、本体自体を移動する必要がない。

【０１０５】また、本発明は、測定されたデータを分析
するに際して、実験定数補正のための別途の測定が不要
なので測定コストを節減し、他の測定法では測定不可能
な部分に対する測定も可能であるという効果がある。ま
た、押込み荷重−変位曲線の解析によって残留応力を非
破壊的に直接評価することにより、試片の破損を防ぎ、
試片による所要時間及び費用を節減することができ、試
片を求め難い場合又は局部的物性評価が要求される状況
においても適切に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る残留応力測定装置の全
体構成図である。

【図２】図１に示した残留応力測定装置の本体の正断面
図である。

【図３】図２に示した本体の側断面図である。

【図４】図２に示した本体の部分平面図である。

【図５】図２に示した本体の下部一部、変位センサ及び
荷重センサの領域を示す部分断面図である。

【図６】本発明の一実施例に係る残留応力測定装置を用
いた残留応力測定方法の流れ図である。

【図７】図６の圧子移動方法選択ステップの詳細流れ図
である。

【図８】図６の圧子接近ステップの詳細流れ図である。

【図９】図１の残留応力測定装置を用いた測定方法を記
憶した記録媒体をコンピュータによって実行した場合の
初期画面である。

【図１０】実験条件を設定するための画面である。

【図１１】図１の残留応力測定装置を用いた測定方法を
記憶した記録媒体によって測定された押込み深さと押込
み荷重曲線を示す画面である。

【図１２】同一試験材料又は異種試験材料に対して多数
測定された押込み深さと押込み荷重曲線の重ね合わせて
示す画面である。

【図１３】押込み深さ−押込み荷重曲線を用いて誘導さ
れた残留応力分析結果を示す画面図である。

【図１４】残留応力測定装置から得たデータとしての押
込み荷重−変位曲線を示す図である。

【符号の説明】

１００ 本体 １０１ フレーム １０２ ボディ １２３ 荷重センサ １２５ 圧子ホルダー １２７ 圧子 １２８ 変位センサ １１０ 荷重加え装置 １４０ 水平移動装置 １４１ スライダ １４２ スライダベース １４５ 移動ハンドル ２００ インタフェースコンピュータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 501299303 ドンイル，クォン 大韓民国，137−752 ソウル，ソチョ− グ，バン−ベ ３ ドン，キョンナム ア パートメント ６−306 (72)発明者 ドンイル，クォン 大韓民国，137−752 ソウル，ソチョ− グ，バン−ベ ３ ドン，キョンナム ア パートメント ６−306 (72)発明者 ユン へー， リー 大韓民国， 714−861 キョンサンブク− ド， チョンド−クン， マエジョン−ミ ュン， サンピョン−リ， 862 (72)発明者 ドンイル， ソン 大韓民国， 133−080 ソウル， ソンド ン−グ， エウンボン−ドン， ダエリム −ガンビョン アパートメント， 102− 1901

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 残留応力測定装置において、 前記残留応力測定装置の本体と、 前記本体内に設けられ、試験材料に加えるための荷重を
   発生させる荷重加え装置と、 前記荷重加え装置によって前記試験材料に加えられる荷
   重の変化を連続的に計測する荷重センサと、 前記荷重加え装置に接続され、前記荷重センサと共に同
   軸にて駆動される圧子ホルダーと、 前記圧子ホルダーに一端が結合され、他端が前記試験材
   料に突き当たって前記荷重加え装置にて発生された荷重
   を前記試験材料に加える圧子と、 前記圧子による押込みに従う押込み深さの変化を連続的
   に計測する変位センサと、 前記荷重センサ及び前記変位センサからの測定値に基づ
   いて残留応力を測定する測定プログラムを有するインタ
   フェースコンピュータとを備えることを特徴とする残留
   応力測定装置。
2. 【請求項２】 前記インタフェースコンピュータが、前
   記荷重加え装置を制御する１又はそれ以上の制御ボタン
   を備えることを特徴とする請求項１記載の残留応力測定
   装置。
3. 【請求項３】 前記測定プログラムは、前記制御ボタン
   の何れかの操作に基づき、前記圧子を前記試験材料に接
   近させて前記試験材料に荷重を加えることにより、前記
   荷重と押込み深さの変化を計測し、前記試験料に加えら
   れた荷重を除去して、更に、前記荷重と押込み深さの変
   化を連続的に測定することにより残留応力を計算するこ
   とを特徴とする請求項１記載の残留応力測定装置。
4. 【請求項４】 前記試験材料に固定するための着座装置
   を備え、前記着座装置が、磁石、チェーン、又はＵ字型
   固定具の少なくとも１つであることを特徴とする請求項
   １記載の残留応力測定装置。
5. 【請求項５】 前記着座装置が固定された状態で、前記
   圧子付きの前記本体を少なくとも一方向に水平移動させ
   る水平移動装置を備えることを特徴とする請求項４記載
   の残留応力測定装置。
6. 【請求項６】 前記水平移動装置が、 前記本体を支持するベースの上面に前記ベースと接続さ
   れ、上部にアリ溝が形成されたスライダベースと、 前記スライダベースと前記本体との間に配置され、前記
   スライダベースの前記アリ溝内に摺動可能に噛み合わさ
   れたスライダと、 前記スライダを前記スライダベースに対して少なくとも
   一方向に水平移動させる移動ハンドルとを備えることを
   特徴とする請求項５記載の残留応力測定装置。
7. 【請求項７】 前記圧子が、球形、円錐形及び四角錐形
   の少なくとも一つの形状を成し、前記圧子ホルダーに一
   体に設けられることを特徴とする請求項１記載の残留応
   力測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の残留応力測定装置を用い
   て試験材料の残留応力データを測定する方法において、 前記圧子を残留応力試験の開始が可能な位置に移動させ
   て前記試験材料に接近させる圧子近接ステップと、 前記圧子の移動速度及び圧子の移動距離を設定し、前記
   試験材料に荷重を加える荷重加えステップと、 設定された前記圧子の移動深さ分、前記圧子を垂直に移
   動させた後、前記圧子の移動距離に従う一定の荷重除去
   率に応じて、前記圧子を上昇させる荷重除去ステップ
   と、 前記荷重加えステップ及び前記荷重除去ステップの各ス
   テップで同時に前記圧子の垂直移動による前記圧子の押
   込み深さ及び押込み荷重を測定する測定ステップと、 前記荷重加えステップと前記荷重除去ステップと前記測
   定ステップを多数回繰り返す連続測定ステップと、 前記圧子を試験材料から除去する荷重除去ステップと、 前記試験材料の残留応力を計算する残留応力計算ステッ
   プとを含むことを特徴とする残留応力測定装置を用いた
   残留応力データ測定方法。
9. 【請求項９】 前記圧子接近ステップは、 前記圧子を下降させる圧子下降ステップと、 前記押込み荷重が前記荷重設計値以上であれば、前記圧
   子の移動を止めて前記圧子を距離設定値だけ上昇させ、
   前記押込み荷重が荷重設定値未満であれば、前記圧子下
   降ステップを引き続き行う判断ステップと、 を含むことを特徴とする請求項８記載の残留応力測定装
   置を用いた残留応力データ測定方法。
10. 【請求項１０】 前記荷重設定値が０.０１〜２ｋｇｆ
    であり、前記距離設定値は０.１〜３０μｍであること
    を特徴とする請求項９記載の残留応力測定装置を用いた
    残留応力データ測定方法。
11. 【請求項１１】 前記残留応力計算ステップが、前記荷
    重除去ステップの前又は後に行われることを特徴とする
    請求項８記載の残留応力測定装置を用いた残留応力デー
    タ測定方法。
12. 【請求項１２】 前記それぞれの連続測定ステップ毎
    に、前記圧子移動速度、前記圧子移動距離及び前記荷重
    除去率の少なくとも一つを変化させることが可能なこと
    を特徴とする請求項８記載の残留応力測定装置を用いた
    残留応力データ測定方法。
13. 【請求項１３】 請求項１の残留応力測定装置を用いて
    試験材料の残留応力を測定する残留応力測定方法であっ
    て、 前記圧子を下降させて前記圧子を押込み試験の開始が可
    能な位置に移動させるが、押込み荷重が荷重設定値以上
    であれば、前記圧子の移動を止めて前記圧子を距離設定
    値だけ上昇させ、前記押込み荷重が荷重設定値未満であ
    れば、前記圧子を引き続き下降させる圧子接近ステップ
    と、 前記圧子の移動速度及び移動距離を設定し、前記試験材
    料に荷重を加える荷重加えステップと、 前記圧子の移動距離だけ前記圧子が垂直移動した後、前
    記圧子の移動距離の一定の荷重除去率だけ前記圧子を上
    昇させる荷重除去ステップと、 前記荷重加えステップ及び前記荷重除去ステップにおけ
    る前記圧子の垂直移動による前記圧子の押込み深さ及び
    押込み荷重を測定する測定ステップと、 前記荷重加えステップと前記荷重除去ステップと前記測
    定ステップとを、多数回繰り返す連続測定ステップと、 基準試片の測定式と測定した試験材料の測定式とを比較
    して前記試験材料の残留応力を測定するステップと、 前記圧子を試験材料から除去する荷重除去ステップとを
    含むことを特徴とする残留応力測定装置を用いた残留応
    力測定方法。
14. 【請求項１４】 試験材料の残留応力を測定する測定プ
    ログラムを記録した記録媒体であって、請求項１記載の
    インタフェースコンピュータに、前記圧子を下方に移動
    させて前記圧子を押込み試験の開始が可能な位置に移動
    させるが、押込み荷重が荷重設定値以上であれば、前記
    圧子の移動を止めて前記圧子を距離設定値だけ上昇さ
    せ、前記押込み荷重が荷重設定値未満であれば、前記圧
    子を引き続き下方に移動させる圧子接近手順と、 前記圧子の移動速度及び移動距離を設定し、前記試験材
    料に荷重を加える荷重加え手順と、 前記圧子の移動距離だけ前記圧子が垂直移動した後、前
    記圧子の移動距離の一定の荷重除去率だけ前記圧子を上
    方に移動させる荷重除去手順と、前記荷重加え手順及び
    前記荷重除去手順を介して圧子の垂直移動による前記圧
    子の押込み深さ及び押込み荷重を測定する測定手順と、 前記荷重加え手順と前記荷重除去手順と前記測定手順を
    多数回繰り返す連続測定手順と、前記圧子を試験材料か
    ら除去する圧子除去手順と、 所定の基準試片の測定式と試験材料の測定式とを比較し
    て前記試験材料の残留応力を測定する手順と、 を実行させるためのコンピュータ読み取り可能な測定プ
    ログラムを記録した記録媒体。