JP2000035393A - 試料の動的特性評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の動的特性の評価が可能な、試料の動的
特性評価装置を提供する。 【解決手段】 硬さ試験機１の荷重付与手段４０により
付与される荷重を圧子２１に伝達して、この圧子２１を
硬さ試験機１の試料載置部１４に載置された試料５０に
圧接させる荷重伝達部１５を備える。試料５０に加えら
れる荷重ａを連続的に求めるためのロードセル７を備え
る。試料の変形量ｈを連続的に求めるための測距手段
（例えばレーザー変位計３）を備える。荷重伝達部１
５、ロードセル７および圧子２１を含む移動部３９が一
体となって荷重の作用方向に移動可能である。移動部３
９が荷重伝達部１５を介して荷重付与手段４０から荷重
を付与されることにより移動されて圧子２１により試料
５０にくぼみを形成する。この過程でロードセル７によ
り連続的に測定された測定値を基に求められた荷重ａの
連続的な値と、測距手段３により連続的に測定された測
定値を基に求められた変形量ｈの連続的な値とにより試
料５０の動的特性評価を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の動的特性評
価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、硬さ試験機による試料の硬さ評
価は、試料に加えられる荷重の測定と、この荷重を加え
ることによる試料の変形量の測定とにより行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、試料の硬さ
試験には、静的特性評価（静的試験）と、動的特性評価
（動的試験）と、がある。このうち、静的特性評価と
は、試料にある荷重を加えて試料の変形が治まった後、
試料の変形量を測定し、荷重と試料の変形量との関係を
評価する試験である。

【０００４】一方、動的特性評価とは、硬さ試験機から
の出力（荷重付与）により、試料が徐々に変形されつつ
あるときの各時点の試料に加わる荷重と、各時点の試料
の変形量との関係を評価する試験である。上述したよう
な従来の硬さ試験機では、静的試験しか行うことができ
ず、動的試験を行うことはできないでいた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、試料の動的特性
の評価が可能な、試料の動的特性評価装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、荷重付与手段（４０）と試料載
置部（１４）とを備えた硬さ試験機（１）に取付けられ
る試料の動的特性評価装置であって、圧子（２１）と該
圧子に前記荷重付与手段により付与される荷重を伝達し
て、該圧子を、前記試料載置部に載置された試料（５
０）に圧接させる荷重伝達部（１５）と、前記圧子から
前記試料に加えられる荷重ａを連続的に求めるためのロ
ードセル（７）と、前記荷重ａの作用方向の、前記試料
の変形量ｈを連続的に求めるための測距手段（例えばレ
ーザー変位計３）とを備え、前記荷重伝達部、前記ロー
ドセルおよび前記圧子を含む移動部（３９）が一体とな
って前記荷重付与手段により付与される荷重の作用方向
に移動可能であり、前記移動部が前記荷重伝達部を介し
て前記荷重付与手段から荷重を付与されることにより移
動されて前記圧子により前記試料載置部に載置された試
料にくぼみを形成する過程で、前記ロードセルにより連
続的に測定された測定値を基に求められた前記荷重ａの
連続的な値と、前記測距手段により連続的に測定された
測定値を基に求められた前記変形量ｈの連続的な値と、
により、前記試料の動的特性評価を行うことを特徴とし
ている。

【０００７】前記硬さ試験機としては、例えば、ロック
ウェル硬さ試験機、ビッカーズ硬さ試験機、プリネル硬
さ試験機等が挙げられるが、前記荷重伝達部に対して所
望の荷重を付与することができるものであればその他で
もよい。前記試料の動的特性評価装置は、原則としてこ
のような硬さ試験機に組み込んで用いられるものであ
る。

【０００８】前記硬さ試験機の荷重付与手段の先端に
は、例えば、ダミー圧子が設けられている。また、例え
ば、前記荷重伝達部には、このダミー圧子から荷重を受
けるための荷重受け部が設けられている。この荷重受け
部は、ダミー圧子からの荷重を好適に受けることができ
るように、このダミー圧子と噛み合う形状を有してい
る。また、このダミー圧子は、該荷重受け部に変形を生
じさせることが目的ではないので、ダミー圧子の先端形
状は、例えば半球面状になっていることが挙げられる。

【０００９】前記圧子は例えば、ピラミッド型のもので
あり、このピラミッド型の頂点、即ち該圧子の先端部が
前記試料に当接する部分となっており、この先端部が該
試料に押しつけられることで、試料に変形を生じさせる
（くぼみを形成する）ことを目的とするものである。該
圧子としては、このほかにも、例えば、円錐型のもの
や、先端形状が球状のものなどもある。

【００１０】ここで、前記硬さ試験機の荷重付与手段か
ら、該硬さ試験機の前記試料載置部までの間に介在し、
該荷重付与手段から付与される荷重が加わる各構成要素
のうち、前記ロードセルおよび前記試料を除く各構成要
素は、これらロードセルおよび試料に比べて硬いもので
あり、荷重による変形を生じるものは、前記ロードセル
と、前記試料だけであると仮定する。

【００１１】請求項１記載の発明によれば、前記荷重付
与手段により前記荷重伝達部に対してある荷重を付与す
ることにより、前記移動部が移動されるとともに、前記
圧子を前記試料載置部に載置された前記試料に圧接させ
ることができ、この試料にくぼみを形成することができ
る。また、試料にくぼみを形成する過程において、前記
ロードセルにより連続的に測定された測定値を基に、前
記圧子から前記試料に加えられる前記荷重ａの連続的な
値を求めることができる。また、前記測距手段により連
続的に測定された測定値を基に、前記荷重ａの作用方向
の前記試料の変形量ｈの連続的な値を求めることができ
る。つまり、該硬さ試験機から該荷重伝達部へとある荷
重を加え、さらに前記圧子から前記試料に荷重を加え
て、試料が徐々に変形されつつあるときの各時点の試料
に加わる荷重ａと、各時点の試料の変形量ｈとの関係を
連続的に求めることができ、試料の動的特性を求めるこ
とができる。

【００１２】請求項２記載の発明は請求項１記載の試料
の動的特性評価装置であって、前記ロードセル（７）
は、前記荷重伝達部（１５）と前記圧子（２１）との間
に介設され、位置を固定して配設された前記測距手段た
るレーザー変位計（３）によって、このレーザー変位計
の定点から前記荷重伝達部の一点までの間の距離ｄを連
続的に測定することにより、この距離ｄの変化量Δｄを
連続的に求め、この変化量Δｄから前記作用方向の前記
ロードセルの変形量ｈ’を差し引くことにより、前記作
用方向の前記試料の変形量ｈを連続的に求めることが可
能であること、を特徴としている。

【００１３】前記レーザー変位計の前記定点と前記荷重
伝達部の前記一点とは、前記硬さ試験機による作用方向
に一直線上に整列して配設されている。

【００１４】また、前記ロードセルの動的特性の測定
は、予め行っておき、荷重を加えられたときの該ロード
セルの前記変形量ｈ’は既知としておくことが望まし
い。この変形量ｈ’の測定は、例えば、前記圧子の替わ
りに、前記試料載置部に対して平面で当接する平面圧子
を用い、前記試料を外した状態で行う。この状態で前記
硬さ試験機により前記荷重伝達部に荷重を付与したとき
に、前記レーザー変位計の前記定点から前記荷重伝達部
の前記一点までの間の距離を連続的に測定することによ
り、この距離の変化量を連続的に求める。このとき、変
形するのはロードセルのみであると仮定されるから、こ
の距離の変化量は、該作用方向のロードセルの変形量
ｈ’を連続的に求めた値ということになる。なお、この
変形量ｈ’を連続的に求めた測定値と、ロードセルに加
わる荷重を連続的に求めた測定値との関係から、ロード
セルの動的特性がわかる。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、前記測距手
段は、位置を固定して配設されたレーザー変位計である
ため、前記硬さ試験機により前記荷重伝達部に対して荷
重を付与した際には、該荷重伝達部は前記作用方向に該
レーザー変位計に対して相対的に徐々に移動する。即
ち、該レーザー変位計の前記定点から前記荷重伝達部の
前記一点までの間の距離ｄが徐々に変化する。この距離
ｄを連続的に測定してこの距離の変化量Δｄを求めるこ
とができる。この変化量Δｄは、前記作用方向における
前記試料の変形量ｈと前記ロードセルの変形量ｈ’とを
合わせた長さと同じであるので、この変化量Δｄから変
形量ｈ’を差し引くことにより試料の変形量ｈを連続的
に求めることができる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の試料の動的特性評価装置であって、前記
移動部（３９）の位置調整を行うことが可能な位置調整
手段（例えば、受板２７，締め付けネジ２９，固定板３
１，腕部３２，軸３３，軸３４，凹型球面座金３５，凸
型球面座金３６）を備えたこと、を特徴としている。

【００１７】前記移動部（３９）は、例えば、第一の軸
（３３）を中心にして揺動可能な腕部（３２）の一端部
に、第二の軸（３４）によって回動自在に連結され、該
移動部の周囲には、該移動部を案内する案内部材（２
５）が設けられ、該移動部は向きを変えないまま該腕部
の揺動につれて移動・復帰自在となっている。また、例
えば、腕部（３２）の他端部には固定板（３１）が取付
けられ、この固定板には、締め付けネジ（２９）が連結
されており、しかも、該締め付けネジのネジ部が、位置
が固定で基準となりうる部材（２７）にねじ込まれてお
り、この締め付けネジを回動させることにより、該腕部
を揺動させることができるようになっていることが挙げ
られる。さらに、例えば、締め付けネジ（２９）と前記
腕部（３２）との連結部には、凹型の球面座金（３５）
と凸型の球面座金（３６）とが用いられ、これら両球面
座金が互いに円弧運動自在なようになっていることが挙
げられる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、前記位置調
整手段により前記移動部を移動・復帰させることができ
る。従って、例えば、試料を前記試料載置部に載置する
ときには該試料載置部と前記圧子との間隔を、この試料
の寸法より大きくすべく該位置調整手段を用いることが
できる。また、試料を配置した後は、該圧子が該試料に
当接すべく該位置調整手段を用いることができ、試料の
配置、および試験の開始準備を容易に行うことができ
る。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１から請求
項３のいずれかに記載の試料の動的特性評価装置であっ
て、前記ロードセル（７）は、前記荷重伝達部（１５）
に対して着脱可能なホルダー（１７）によって保持さ
れ、このホルダーは付勢手段（例えば引張コイルバネ２
０）により該ロードセルが該荷重伝達部に対して常に当
接するように付勢されていること、を特徴としている。

【００２０】前記ホルダーとしては、例えば、断面形状
略コ字状の形状のものが挙げられる。前記ロードセルは
このようなホルダーの内部に保持されている。また、前
記付勢手段としては、例えば、引張コイルバネが挙げら
れる。この場合、例えば、前記荷重伝達部、前記ホルダ
ーの各々の側部に突出する被係止部を設けて、これら被
係止部に亘って該引張コイルバネを緊張力を持たせて掛
け渡すことで、このホルダーを荷重伝達部に対して付勢
することが挙げられる。

【００２１】請求項４記載の発明によれば、前記付勢手
段により前記荷重伝達部に対して前記ホルダーを付勢す
ることにより、該ホルダーが保持する前記ロードセルを
該荷重伝達部に当接させることができ、さらに、該ロー
ドセルに荷重が加わることにより該ロードセルが変形し
ても、このロードセルの変形に追従して、該付勢手段に
より該ホルダーおよび該ロードセルを該荷重伝達部に対
して付勢することができ、該ロードセルを常に該荷重伝
達部に当接させることができる。また、前記付勢手段の
付勢力に抗して前記ホルダーを前記荷重伝達部から遠ざ
ける方向に動かすことにより、前記ロードセルと前記荷
重伝達部との間に隙間を生じさせることができ、例え
ば、該ロードセルを交換したりできる。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１から請求
項４のいずれかに記載の試料の動的特性評価装置であっ
て、前記ロードセルにより測定された荷重の測定値のデ
ータと、前記測距手段により測定された距離ｄのデータ
と、に基づいて前記試料に加わる荷重ａと前記作用方向
における該試料の変形量ｈとの関係をあらわすグラフ作
成を行うデータ処理装置（１１）を備えたこと、を特徴
としている。

【００２３】前記データ処理装置は、例えば、マイクロ
コンピュータである。このようなデータ処理装置は、前
記ロードセル、前記測距手段と、それぞれ例えばリード
線を介して接続され、該ロードセルによる荷重の測定値
と、該測距手段による距離ｄのデータの取り込みが可能
になっている。また、このデータ処理装置には、例え
ば、予め測定されたロードセルの前記変形量ｈ’のデー
タが記憶されていることが望ましい。この場合、距離ｄ
の変化量Δｄからこの変形量ｈ’を差し引いて、前記変
形量ｈを連続的に求める演算を行うことができるように
プログラムされている。

【００２４】請求項５記載の発明によれば、前記試料に
加わる荷重ａと前記作用方向における該試料の変形量ｈ
との関係をあらわすグラフ作成を行うことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る試料の動的
特性評価装置の実施の形態例を図１から図８に基づいて
説明する。まず、図１は本発明に係る試料の動的特性評
価装置を示す全体図（概略図）、図２は図１のＡ部の拡
大正面図、図３は図２の主要部を示す一部破断の拡大正
面図、図４は図２の主要部の平面図、図５および図６は
図３の主要部の動作を説明するための一部破断の正面
図、図７は本発明に係る試料の動的特性評価装置による
試料の動的特性評価を説明するための概略図、図８は試
料の動的特性を示す図である。

【００２６】まず、図１に示されるように、本発明に係
る試料の動的特性評価装置は、例えば硬さ試験機１等の
硬さ試験機に組み込まれるユニット２、ユニット２内の
例えばレーザー変位計３等の測距手段とリード線４を介
して接続されているアンプ５、このアンプ５とはリード
線６を介して接続され、ユニット２内のロードセル７と
はリード線８を介して接続されているデータ収録装置
９、このデータ収録装置９とリード線１０を介して接続
されているコンピュータ１１等により概略構成されてい
る。

【００２７】また、図３に示されるように、前記ユニッ
ト２は、上下動自在となっている移動部３９（荷重伝達
部１５、ロードセル７、圧子２１等）、該移動部３９を
案内するローラー２５、このローラー２５が取付けられ
ている支持柱２６、該移動部３９に対して移動・復帰力
を与えることができる位置調整手段（例えば、受板２
７，締め付けネジ２９，固定板３１，腕部３２，軸３
３，軸３４，凹型球面座金３５，凸型球面座金３６）等
により概略構成されている。

【００２８】また、図３に示されるように、前記レーザ
ー変位計３は保護部材１６を介して前記移動部３９の荷
重伝達部１５の内部に配置され、これらレーザー変位計
３、保護部材１６の鉛直方向位置は固定され不動となっ
ている。また、該荷重伝達部１５は該レーザー変位計３
の周囲の該保護部材１６の周囲で上下動自在になってい
る。この荷重伝達部１５は、例えば、円柱形状の筐体で
ある。また、図４に示されるように、該荷重伝達部１５
の背面側は開口部となっていて、この開口部から該レー
ザー変位計３を着脱できるようになっている。このレー
ザー変位計３は該レーザー変位計３中の定点（点Ｂ）か
ら前記荷重伝達部１５の一点（例えば、荷重伝達部１５
の荷重受け部４２の下面の点Ｃ）までの距離を連続的に
測定するものである。

【００２９】ホルダー１７は、例えば、上部に開口した
凹部１７ａを有する断面形状略コ字状のものである。こ
のホルダー１７の凹部１７ａの内部には、前記ロードセ
ル７が配設されている。この凹部１７ａの寸法は、前記
荷重伝達部１５の下部の凸部１５ａとほぼ同じか若干大
きく設定され、該凹部１７ａには該凸部１５ａを嵌入可
能になっている。

【００３０】このホルダー１７の側部には被係止部１８
が突設され、前記荷重伝達部１５の側部下側には被係止
部１９が突設されている。この被係止部１８から被係止
部１９に亘って、引張コイルバネ（付勢手段）２０が緊
張力を持たせた状態で掛け渡されている。これにより、
前記荷重伝達部１５の下部の凸部１５ａがホルダー１７
の前記凹部１７ａの上縁部付近に嵌入した状態で、しか
も、ロードセル７の上端部が荷重伝達部１５の下端面に
当接した状態に保持されるように、ホルダー１７および
ロードセル７が荷重伝達部１５側に付勢されている。従
って、ロードセル７に荷重が加わり、ロードセル７の鉛
直方向の長さがわずかに小さくなった場合は、それにつ
れて引張コイルバネ２０がわずかに縮むとともに、ホル
ダー１７の前記凹部１７ａが荷重伝達部１５の前記凸部
１５ａに対して上方向にわずかに摺動し、常にロードセ
ル７の上端部が荷重伝達部１５の下端面に当接するよう
になっている。また、前記引張コイルバネ２０の付勢力
に抗して前記ホルダー１７を前記荷重伝達部１５から遠
ざける方向に動かすことにより、前記ロードセル７と前
記荷重伝達部１５との間に隙間を生じさせることがで
き、該ロードセル７を交換したりすることもできるよう
になっている。

【００３１】ホルダー１７の底部には、圧子２１が着脱
可能に取付けられている。この圧子２１の下端部の形状
は、例えば、ピラミッド型に形成されている。このよう
な圧子２１は、圧子２１の下端部（例えばピラミッド型
の頂点）が試料５０に押しつけられることで、試料５０
に変形をもたらすものである。

【００３２】ここで、前記硬さ試験機１の後述する荷重
付与手段４０、後述するダミー圧子４１、前記荷重伝達
部１５、前記ホルダー１７、前記圧子２１は、前記ロー
ドセル７および試料５０に比べて硬いものである。従っ
て、荷重付与手段４０から荷重伝達部１５の荷重受け部
４２に荷重を付与した際に、荷重による変形を生じるも
のは、ロードセル７と、試料５０だけであると仮定す
る。また、ロードセル７に加わる荷重は試料５０に加わ
る荷重と同じであると仮定する。従って、ロードセル７
に加わる荷重ｂを連続的に求めることにより、試料５０
に加わる荷重ａも連続的に求めることができるというこ
とになる。

【００３３】前記荷重伝達部１５の周囲には、該荷重伝
達部１５を上下動可能に案内する複数のローラー２５が
回動自在に取付けられた複数の支持柱２６が立設されて
いる。これら支持柱２６の底部は、前記硬さ試験機１の
被取付け部１２にそれぞれ取付けられ、固定されてい
る。これら支持柱２６のうちの一本（支持柱２６ａ）に
は、横方向に伸びる受板２７が、例えば、ボルト２８に
より固定されている。

【００３４】この受板２７の雌ネジ部２７ａには、締め
付けネジ２９のネジ部２９ｂが螺入されている。また、
図５、図６に示されるように、固定部材３１にはこの締
め付けネジ２９の軸部２９ｃを挿通するための挿通孔３
１ａが形成されている。また、固定部材３１の上面に
は、この挿通孔３１ａを塞がないように、凹型球面座金
３５が、その凹面が上側となるように固定されている。
また、この凹型球面座金３５の凹面に、凸型球面座金３
６の凸面が嵌合するようにこの凸型球面座金３６が配置
され、この凹型球面座金３５に対して、凸型球面座金３
６が円弧運動可能になっている。

【００３５】締め付けネジ２９の軸部２９ｃの上端部を
固定部材３１の挿通孔３１ａ、凹型球面座金３５の挿通
孔３５ａ、凸型球面座金３６の挿通孔３６ａ、ワッシャ
ー３７にそれぞれ挿通した状態で締め付けネジ２９の軸
部２９ｃの上端部にボルト３０を締め付けることによ
り、この上端部にワッシャー３７、ボルト３０が固定さ
れている。また、ワッシャー３７の外径は凸型球面座金
３６の前記挿通孔３６ａよりも大きく設定されており、
締め付けネジ２９の軸部２９ｃの上端部が下方向に抜け
ないようになっている。さらに、圧縮力を付与された状
態の圧縮コイルバネ３８が締め付けネジ２９の軸部２９
ｃに外挿されており、この圧縮コイルバネ３８により、
固定部材３１は上方向に付勢されている。

【００３６】従って、図５および図６に示されるよう
に、固定部材３１が揺動する際には、前記両球面座金３
５，３６の凹面および凸面が摺動面となって、揺動を円
滑に行うことができるようになっている。ここで、締め
付けネジ２９の軸部２９ｃの周囲で（腕部３２ととも
に）固定部材３１および凹型球面座金３５が揺動して
も、この軸部２９ｃと挿通孔３１ａ、３５ａとが接触し
ないように、これら挿通孔３１ａ、３５ａの内径寸法は
軸部２９ｃの外径寸法に比べて余裕を持たせて大きめに
設定されている。

【００３７】また、図５，図６に示されるように、腕部
３２のそれぞれの一端は、前記荷重伝達部１５の上端部
に設けられた軸３３により回動自在に連結されている。
また、これら腕部３２の前記各一端のやや外方よりは、
それぞれ前記支持柱２６に対して、軸３４により回動自
在に連結されている。

【００３８】即ち、前記軸３４を支点として腕部３２が
揺動すると、前記移動部３９（荷重伝達部１５、前記ホ
ルダー１７、該ホルダー１７の内部の前記ロードセル
７、該ホルダー１７の底部に取付けられた前記圧子２１
等）が一体となって、前記支持柱２６に取付けられたロ
ーラー２５に案内されて、向きを変えないまま上下に移
動するようになっている。

【００３９】従って、前記締め付けネジ２９のノブ２９
ａを、前記受板２７と前記固定板３１との距離を縮める
べく回すことにより、締め付けネジ２９の前記ネジ部２
９ｂが受板２７に対して下方向に移動するとともに、腕
部３２が軸３４を軸に揺動し、前記移動部３９がローラ
ー２５により案内されて上方向に移動するようになって
いる。逆に、締め付けネジ２９のノブ２９ａを、前記受
板２７と前記固定板３１との距離を広げるべく回すこと
により、締め付けネジ２９の前記ネジ部２９ｂが受板２
７に対して上方向に移動するとともに、腕部３２が軸３
４を軸に揺動し、前記移動部３９がローラー２５により
案内されて下方向に移動するようになっている。

【００４０】前記硬さ試験機１の荷重付与手段４０に
は、圧子４１が設けられている。この圧子４１の下端部
の形状は、例えば、半球型に形成されている。また、前
記荷重伝達部１５の上端部には、この荷重付与手段４０
の圧子４１から荷重を受ける荷重受け部４２が設けられ
ている。この荷重受け部４２の上面は、圧子４１を好適
に受けることができるように、凹面に形成されている。

【００４１】また、前記レーザー変位計３からは、リー
ド線４、アンプ５、リード線６、データ収録装置９、リ
ード線１０を介して、コンピュータ１１へと該レーザー
変位計３の前記定点から前記荷重伝達部１５の前記一点
までの距離ｄの測定データが連続的に入力されるように
なっている。また、コンピュータ１１は、この距離ｄ
の、初期値からの変化量を求めることにより、変化量Δ
ｄを演算できるようにプログラムされている。一方、前
記ロードセル７からは、リード線８、データ収録装置
９、リード線１０を介して、コンピュータ１１へ該ロー
ドセル７に加わる荷重ｂの測定データが連続的に入力さ
れるようになっている。

【００４２】ここで、前記ロードセル７の動的特性を求
めておき、ロードセル７の変形量ｈ’を、例えば、コン
ピュータ１１にデータとして蓄積しておく。ロードセル
７の変形量ｈ’の測定は、例えば、前記圧子２１の替わ
りに、前記試料載置部１４に対して平面で当接する平面
圧子（図示なし）を用い、前記試料５０を外した状態で
行う。この状態で前記硬さ試験機１により前記荷重伝達
部１５に荷重を付与したときに、前記レーザー変位計３
の前記定点から前記荷重伝達部１５の前記一点までの間
の距離の変化量を連続的に測定する。このとき、変形す
るのはロードセル７のみであると仮定されるから、この
測定値は、該作用方向のロードセルの変形量ｈ’を連続
的に求めた値ということになる。なお、この変形量ｈ’
を連続的に求めた測定値と、ロードセルに加わる荷重を
連続的に求めた測定値との関係から、ロードセルの動的
特性がわかる。

【００４３】また、前記コンピュータ１１では、前記変
化量Δｄから前記変形量ｈ’を差し引くことで前記変形
量ｈを求めることができるようにプログラムされてお
り、前記荷重ａ（＝前記荷重ｂ）と、この変形量ｈとの
関係を示す、例えば図８に示されるようなグラフを作成
したりできるようにプログラムされている。

【００４４】以下に本発明に係る試料の動的特性評価装
置を用いた試料の動的特性の評価の仕方について詳述す
る。

【００４５】まず、試料５０を試料載置部１４に載置す
る。そのために、前記締め付けネジ２９のノブ２９ａを
回して、前記腕部３２の一端を前記受板２７側に移動さ
せて該腕部３２を揺動させ、前記移動部３９を上方向に
移動させ、前記圧子２１と前記試料載置部１４との間隔
を試料５０の高さより大きくした（図６に示される状
態）後、試料５０を試料載置部１４に配置する。そし
て、締め付けネジ２９のノブ２９ａを逆方向に回して、
腕部３２の一端を受板２７から遠ざける方向に移動させ
て、前記移動部３９を下方向に移動させ、圧子２１の先
端部を試料５０の上面に当接させ、さらに、若干の遊び
をもたせるべくなおもノブ２９ａを回しておく。

【００４６】この状態では、前記移動部３９の重量に相
当する荷重が前記圧子２１から前記試料５０へと加わ
り、同じ荷重が前記ロードセル７にも加わっている。こ
の荷重の初期値ａ０（ｂ０）は補正すべきものである。

【００４７】次ぎに、硬さ試験機１を稼働させて、荷重
付与手段４０の圧子４１から、前記移動部３９の荷重伝
達部１５の荷重受け部４２へと所定の荷重を付与する。
そして、この荷重伝達部１５の下方に配設された前記圧
子２１から試料５０へと荷重ａが加わる。このとき、該
試料５０は、圧子２１により徐々に変形され、やがて、
変形がおさまり安定する。ここで、前記移動部３９が一
体となって移動可能であるため、前記ロードセル７およ
び前記試料５０に生じる変形に伴って、該移動部３９が
荷重の作用方向に徐々に移動することができる。また、
前記引張コイルバネ（付勢手段）２０により前記ホルダ
ー１７および該ロードセル７が荷重伝達部１５に対して
付勢されているため、ロードセル７の変形に追従して、
該引張コイルバネ２０が僅かに縮み、該ロードセル７が
常に該荷重伝達部１５に当接するようになっている。

【００４８】このとき、徐々に変化する試料５０の鉛直
方向（作用方向）の変形量をｈ（ｈは変数）とする。こ
のとき圧子２１から試料５０へと加えられる荷重ａ（ａ
は変数）も徐々に変化し、やがて安定する。この荷重ａ
はロードセル７に加わる荷重ｂ（ｂは変数）と同じであ
るため、この荷重ｂを連続的に求めることにより、荷重
ａを連続的に求めることができる。

【００４９】また、前記レーザー変位計３により連続的
に測定される距離ｄの変化量Δｄは、前記ロードセル７
と前記試料５０との鉛直方向の変形量の和であるため、
この距離の変化量Δｄから、予め求めておいた前記ロー
ドセル７の変形量ｈ’を差し引いた値が、前記試料５０
の変形量ｈとなる。

【００５０】さらに、前記コンピュータ１１により、図
８に示されるような前記荷重ａと前記変化量ｈとの関係
を示すグラフが作成され、試料５０の動的特性が分か
る。

【００５１】新たに別な試料の評価を行うには、再び、
前記位置調整手段により、前記移動部３９を上方向に移
動させて、試料５０と前記圧子２１との間隔を開けて、
試料を交換した後、上述したように試験を行うとよい。

【００５２】なお、上記の実施の形態例では、前記測距
手段としてレーザー変位計３を用いた構成としたが、試
料５０の変形量ｈを求めるための値を測定できるもので
あればその他でも良い。また、前記圧子２１の先端形状
をピラミッド型のものとしたが、該圧子２１の形状はそ
の他でも良い。加えて、前記位置調整手段は、前記移動
部３９に移動・復帰力を与えることができるものであれ
ば、上述した構成のもの以外でも良い。さらに、その他
の具体的細部構造等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、適宜変更可能である。

【００５３】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る試料の動的特
性評価装置によれば、試料にくぼみを形成する過程にお
いて、前記ロードセルにより連続的に測定された測定値
を基に、前記圧子から前記試料に加えられる前記荷重ａ
の連続的な値を求めることができる。また、前記測距手
段により連続的に測定された測定値を基に、前記荷重ａ
の作用方向の前記試料の変形量ｈの連続的な値を求める
ことができる。つまり、該硬さ試験機から該荷重伝達部
へとある荷重を加え、さらに前記圧子から前記試料に荷
重を加えて、試料が徐々に変形されつつあるときの各時
点の試料に加わる荷重ａと、各時点の試料の変形量ｈと
の関係を連続的に求めることができ、試料の動的特性を
求めることができる。

【００５４】請求項２記載の発明に係る試料の動的特性
評価装置によれば、前記硬さ試験機により前記荷重伝達
部に対して荷重を付与した際には、前記レーザー変位計
の前記定点から前記荷重伝達部の前記一点までの間の距
離ｄが徐々に変化する。この距離ｄを連続的に測定して
この距離の変化量Δｄを求めることができる。この変化
量Δｄは、前記作用方向における前記試料の変形量ｈと
前記ロードセルの変形量ｈ’とを合わせた長さと同じで
あるので、この変化量Δｄから変形量ｈ’を差し引くこ
とにより試料の変形量ｈを連続的に求めることができ
る。

【００５５】請求項３記載の発明に係る試料の動的特性
評価装置によれば、前記位置調整手段により前記移動部
を移動・復帰させることができる。従って、例えば、試
料を前記試料載置部に載置するときには該試料載置部と
前記圧子との間隔を、この試料の寸法より大きくすべく
該位置調整手段を用いることができる。また、試料を配
置した後は、該圧子が該試料に当接すべく該位置調整手
段を用いることができ、試料の配置、および試験の開始
準備を容易に行うことができる。

【００５６】請求項４記載の発明に係る試料の動的特性
評価装置によれば、前記付勢手段により前記荷重伝達部
に対して前記ホルダーを付勢することにより、該ホルダ
ーが保持する前記ロードセルを該荷重伝達部に当接させ
ることができ、さらに、該ロードセルに荷重が加わるこ
とにより該ロードセルが変形しても、このロードセルの
変形に追従して、該付勢手段により該ホルダーおよび該
ロードセルを該荷重伝達部に対して付勢することがで
き、該ロードセルを常に該荷重伝達部に当接させること
ができる。また、前記付勢手段の付勢力に抗して前記ホ
ルダーを前記荷重伝達部から遠ざける方向に動かすこと
により、前記ロードセルと前記荷重伝達部との間に隙間
を生じさせることができ、例えば、該ロードセルを交換
したりできる。

【００５７】請求項５記載の発明に係る試料の動的特性
評価装置によれば、前記試料に加わる荷重ａと前記作用
方向における該試料の変形量ｈとの関係をあらわすグラ
フ作成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る試料の動的特性評価装置を示す全
体図（概略図）である。

【図２】図１のＡ部の拡大正面図である。

【図３】図２の主要部を示す一部破断の拡大正面図であ
る。

【図４】図２の主要部の平面図である。

【図５】図３の主要部の動作を説明するための一部破断
の正面図である。

【図６】図３の主要部の動作を説明するための一部破断
の正面図である。

【図７】本発明に係る試料の動的特性評価装置による試
料の動的特性評価を説明するための概略図である。

【図８】試料の動的特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 硬さ試験機 ３ 測距手段（レーザー変位計） ７ ロードセル １１ データ処理装置（コンピュータ） １４ 試料載置部 １５ 荷重伝達部 １７ ホルダー ２０ 付勢手段（引張コイルバネ） ２１ 圧子 ２７ 位置調整手段（受板） ２９ 位置調整手段（締め付けネジ） ３１ 位置調整手段（固定板） ３２ 位置調整手段（腕部） ３３ 位置調整手段（軸） ３４ 位置調整手段（軸） ３５ 位置調整手段（凹型球面座金） ３６ 位置調整手段（凸型球面座金） ３９ 移動部 ４０ 荷重付与手段 ５０ 試料

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】荷重付与手段と試料載置部とを備えた硬さ
   試験機に取付けられる試料の動的特性評価装置であっ
   て、 圧子と、 該圧子に前記荷重付与手段により付与される荷重を伝達
   して、該圧子を、前記試料載置部に載置された試料に圧
   接させる荷重伝達部と、 前記圧子から前記試料に加えられる荷重ａを連続的に求
   めるためのロードセルと、 前記荷重ａの作用方向の、前記試料の変形量ｈを連続的
   に求めるための測距手段とを備え、 前記荷重伝達部、前記ロードセルおよび前記圧子を含む
   移動部が一体となって前記荷重付与手段により付与され
   る荷重の作用方向に移動可能であり、 前記移動部が前記荷重伝達部を介して前記荷重付与手段
   から荷重を付与されることにより移動されて前記圧子に
   より前記試料載置部に載置された試料にくぼみを形成す
   る過程で、 前記ロードセルにより連続的に測定された測定値を基に
   求められた前記荷重ａの連続的な値と、 前記測距手段により連続的に測定された測定値を基に求
   められた前記変形量ｈの連続的な値と、 により、 前記試料の動的特性評価を行うことを特徴とする試料の
   動的特性評価装置。
2. 【請求項２】前記ロードセルは、前記荷重伝達部と前記
   圧子との間に介設され、 位置を固定して配設された前記測距手段たるレーザー変
   位計によって、このレーザー変位計の定点から前記荷重
   伝達部の一点までの間の距離ｄを連続的に測定すること
   により、この距離ｄの変化量Δｄを連続的に求め、この
   変化量Δｄから前記作用方向の前記ロードセルの変形量
   ｈ’を差し引くことにより、前記作用方向の前記試料の
   変形量ｈを連続的に求めることが可能であること、を特
   徴とする請求項１記載の試料の動的特性評価装置。
3. 【請求項３】前記移動部の位置調整を行うことが可能な
   位置調整手段を備えたこと、を特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の試料の動的特性評価装置。
4. 【請求項４】前記ロードセルは、前記荷重伝達部に対し
   て着脱可能なホルダーによって保持され、このホルダー
   は付勢手段により該ロードセルが該荷重伝達部に対して
   常に当接するように付勢されていること、を特徴とする
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の試料の動的特
   性評価装置。
5. 【請求項５】前記ロードセルにより測定された荷重の測
   定値のデータと、前記測距手段により測定された距離ｄ
   のデータと、に基づいて前記試料に加わる荷重ａと前記
   作用方向における該試料の変形量ｈとの関係をあらわす
   グラフ作成を行うデータ処理装置を備えたこと、を特徴
   とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の試料の
   動的特性評価装置。