JP2003004614A - 材料試験機 - Google Patents

材料試験機

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JP2003004614A
JP2003004614A JP2001189975A JP2001189975A JP2003004614A JP 2003004614 A JP2003004614 A JP 2003004614A JP 2001189975 A JP2001189975 A JP 2001189975A JP 2001189975 A JP2001189975 A JP 2001189975A JP 2003004614 A JP2003004614 A JP 2003004614A
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Masaru Kawazoe
勝 川添
Hideo Kaguma
英雄 鹿熊
Mitsuru Oda
充 小田
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Akashi Corp
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    • C04B2111/20Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/28Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures

Abstract

(57)【要約】 【課題】大荷重を負荷する時にも、測定に影響を及ぼす
恐れが極めて少ない試料移動手段を備える材料試験機を
提供することである。 【解決手段】試料表面に圧子2bにより圧痕を形成させ
ることに基づいて試料Sの材料特性を測定する材料試験
機1であって、前記試料を上面部に載置し、下面部10
1aが平滑な試料台101と、前記試料台の前記下面部
と面接触する平滑な上面部102aを有する試料台ベー
ス102と、前記試料台を、前記試料台ベースの前記上
面部上を滑動させて移動させる第1の移動手段109
と、前記試料台と前記第1の移動手段とを、前記試料台
ベースの前記上面部上を移動させる第2の移動手段11
1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、圧子により試料表
面に荷重を負荷して圧痕を形成させることに基づいて、
試料の材料特性を測定する材料試験機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、圧子により試料表面に荷重を負荷
して圧痕を形成させることに基づいて、試料の材料特性
を測定する試験機として材料試験機が知られている。材
料試験機には、ビッカース硬さ試験機、マイクロビッカ
ース硬さ試験機、ブリネル硬さ試験機、或いはロックウ
ェル硬さ試験機などの硬さ試験機が挙げられる。
【0003】このような材料試験機において、圧痕の形
成位置を変更して別の位置を測定箇所としたい場合、材
料試験機には試料移動手段が必要となる。ビッカース硬
さ試験機、又はマイクロビッカース硬さ試験機において
は、試料移動手段は一般的に装備されるものであり、例
えばこれは、逆凸部を有する試料台の下に凹部を有する
試料台ベースを設け、ベアリング等を介在させて両者を
嵌合するような構成の機構である。このような機構で
は、測定者がマイクロメータヘッド等で手動操作した
り、或いは自動駆動させて、試料台を所望の位置へ水平
方向に移動させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロック
ウェル硬さ試験機においては、ビッカース硬さ試験機等
に比べ負荷する荷重が極めて大きいので、上記のような
試料移動手段を設けて荷重を負荷する場合、試料台、及
び試料台ベースには大荷重が加わることになる。従っ
て、この時ベアリング等と点接触する部分に応力集中が
生じ、この応力集中に起因して試料台、及び試料台ベー
スの変形の特性がヒステリシスを持ち、圧子の侵入量を
計測して試験を行う形態の試験機において、測定に影響
を及ぼすという問題が発生する。これは、ロックウェル
硬さ試験機に限らず、マルテンス硬さ試験機や、圧縮型
の材料試験機においても同様である。このため、ロック
ウェル硬さ試験機等に上記試料移動手段を設けることは
難しく、これまで試料移動手段を備えるものはなかっ
た。
【0005】又、このことはロックウェル硬さ試験機と
ビッカース硬さ試験機、或いはロックウェル硬さ試験機
とブリネル硬さ試験機の複合機を製作することができな
い要因の一つでもあった。これまで、ロックウェル硬さ
試験機とビッカース硬さ試験機の複合機には、ロックウ
ェル硬さ試験機とビッカース硬さ試験機の2台を大型の
ベース上に設置して、2つの試験機の間で、試料をロボ
ットにより搬送する大掛かりなシステム機しか存在して
いなかったため、これにより試料の移動を行わなければ
ならず、煩雑であった。
【0006】又、ロックウェル硬さ試験機とブリネル硬
さ試験機の複合機には、圧痕形成機構の位置と圧痕観察
装置の焦点位置との間で、試料台を移動させることので
きる製品があるが、このような試料台には微動機構が備
わっていないため、位置調節の際に使い勝手が悪いとい
う問題があった。更に、異なるアプローチとして、ビッ
カース硬さ試験機で一般的に採用されているタレット式
を、上記のような複合機に採用することが考えられる
が、ロックウェル硬さ測定時における圧子侵入量の検出
が困難であること、又、大荷重を試料に加えるという構
造上の問題から、このタレット式は採用されていない。
【0007】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであって、大荷重を負荷する時にも、測定に
影響を及ぼす恐れが極めて少ない試料移動手段を備える
材料試験機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、例えば、図1〜図6に示す
ように、試料表面に圧子2bにより圧痕を形成させるこ
とに基づいて試料Sの材料特性を測定する材料試験機1
であって、前記試料を上面部に載置し、下面部101a
が平滑な試料台101と、前記試料台の前記下面部と面
接触する平滑な上面部102aを有する試料台ベース1
02と、前記試料台を、前記試料台ベースの前記上面部
上を滑動させて移動させる第1の移動手段(例えば、マ
イクロメータヘッド109)と、前記試料台と前記第1
の移動手段とを、前記試料台ベースの前記上面部上を移
動させる第2の移動手段(例えば、X方向移動台11
1)と、を備えていることを特徴とする。
【0009】請求項1記載の発明によれば、試料台は、
第1の移動手段によって試料台ベースの上面部上を滑動
して移動させられるので、大荷重が負荷される際にも、
試料台、及び試料台ベースの2部品のみにより、平面で
荷重を受けることとなって、試料台、及び試料台ベース
の剛性が確保され、試料台、及び試料台ベースの変形の
特性を線形、且つヒステリシスを持たないようにするこ
とができる。従って、大荷重を負荷する場合であって
も、従来の試料移動手段のような試料台と試料台ベース
とが点接触するものに比べて、測定に影響を及ぼす恐れ
が極めて少なくなる。又、試料台と第1の移動手段は、
第2の移動手段によって試料台ベースの上面部上を移動
させられるので、試料台を試料台ベース上でより広範囲
に亘って無駄なく移動させることができる。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の材
料試験機において、前記第2の移動手段は、前記試料台
ベースに設けられる複数の位置決め部(例えば、位置決
め部113a、113b)と、前記試料台と前記第1の
移動手段が固定され、前記位置決め部に係合する係合部
(例えば、係合部材112)が設けられる固定台(例え
ば、X方向移動台111)と、を備え、前記固定台は前
記試料台ベースの前記上面部上を移動することを特徴と
する。
【0011】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、固定台が試料台ベースの上面部上を移動させられる
際、固定台に設けられる係合部は、試料台ベースに設け
られる位置決め部に係合させられるので、固定台に固定
される試料台と第1の移動手段を、試料台ベース上で位
置決めすることができる。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の材
料試験機において、前記位置決め部には溝部(例えば、
V溝113c)が形成され、前記係合部は、前記溝部に
係合するボール112fと、前記ボールに対して前記溝
部方向の付勢力を付与する板バネ112dと、を備えて
いることを特徴とする。
【0013】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、係合部に備わるボールは、板バネの付勢力によっ
て、位置決め部に形成される溝部へ押圧されて係合させ
られ、又、板バネが外方へ撓むことにより、溝部との係
合から解除されるので、シンプルな構成で確実、且つ容
易に位置決めすることができる。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項2又は3に
記載の材料試験機において、前記圧子を備え、試料表面
に圧痕を形成する圧痕形成部2と、前記圧痕形成部で形
成された圧痕を観察する圧痕観察部3と、が並設され、
前記位置決め部は、少なくとも第1の位置決め部(例え
ば、位置決め部113b)と第2の位置決め部(例え
ば、位置決め部113a)と、を備え、前記第2の移動
手段により、前記固定台が前記第1の位置決め部に位置
決めされた場合には、前記試料台は前記圧痕形成部によ
り圧痕形成される位置に位置決めされ、前記固定台が前
記第2の位置決め部に位置決めされた場合には、前記試
料台は前記圧痕観察部により圧痕観察される位置に位置
決めされることを特徴とする。
【0015】請求項4記載の発明によれば、請求項2又
は3に記載の発明と同様の効果が得られることは無論の
こと、特に、固定台が第2の移動手段によって、第1の
位置決め部に位置決めされる時、試料台は圧痕形成部に
より圧痕形成される位置に位置決めされ、又、固定台が
第2の位置決め部に位置決めされる時、試料台は圧痕観
察部により圧痕観察される位置に位置決めされるので、
簡単、且つ容易に試料台を夫々所定の位置まで移動させ
て位置決めし、圧痕形成、或いは圧痕観察することがで
きる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図6を参照して本発
明に係る材料試験機の実施の形態を詳細に説明する。図
1は本発明に係る材料試験機1の正面図である。
【0017】図1に示す材料試験機1は、圧痕形成部2
と、圧痕観察部3と、圧痕形成部2と圧痕観察部3の間
において試料台101を移動させる試料台移動機構部1
00などを備えている。圧痕形成部2は、荷重アーム2
aと、該荷重アーム2aの自由端に取り付けられた圧子
2bを有し、圧痕観察部3は、レンズ3aが取り付けら
れたターレット3bとを有する。
【0018】尚、本実施の形態の材料試験機1は試料台
移動機構部100の部分に特徴を有し、それ以外の部分
の構成は、従来の材料試験機と同様とされている。これ
により、以下の説明においては、本願の特徴部分につい
ては図2〜図6を用いて詳細に説明し、それ以外の部分
については簡略して説明する。
【0019】試料台移動機構部100は、試料台移動機
構部100の下面に設けられた上下軸4によって、材料
試験機1の本体部に上下動可能に取り付けられる。
【0020】試料台移動機構部100は、圧子2b、及
びターレット3bの下方に配置され、主に試料台10
1、試料台ベース102、X方向移動台111等から構
成されている。試料台101、及びX方向移動台111
は、試料台ベース102上において、圧子2b、及びタ
ーレット3bの間を、図1における図面左右方向(X方
向)に移動可能である。又、試料台101の下面部10
1a、及び試料台ベース102の上面部102aは夫
々、極めて高い面精度を持つように製作されており、試
料台ベース102の上面部102aに試料台101が面
接触にて支持される。
【0021】試料台101は、図2の平面視において略
正方形をした板状体であり、試料台ベース102には、
試料台101を取り囲む枠体103、及びX方向移動台
111が設けられる。図2に示す試料台101の左右の
辺に沿って、試料台101と枠体103との間には、ベ
アリング104が合計3つ設置され、試料台101は、
枠体103に3点支持される。
【0022】又、試料台101の前端中央(図面におい
ては下端中央に位置する)には、試料台101の位置調
整を行うためのマイクロメータヘッド106のスピンド
ル106cが固定され、又、枠体103には、枠体10
3の位置調整を行うためのマイクロメータヘッド109
のスピンドル109cが、バネ取付部103jを介して
固定されている。
【0023】試料台101の後端(図面においては上端
に位置する)には、ボルト105aによってバネ取付部
105が固定される。バネ取付部105は、試料台10
1の一辺と略同一の長さを有する板状体であり、図4の
断面図に示すように、試料台101の側面略中央に当接
するようになっている。
【0024】バネ取付部105の両端には、枠体103
に向かってアーム105bが設けられており、このアー
ム105bは、枠体103の内側に穿設された長孔10
3gを介して、枠体103の外側面に穿設された凹部1
03hまで突出している。凹部103hの内部におい
て、アーム105bには、後述するバネ103iの一端
が固定される。
【0025】試料台ベース102は、図3の平面視にお
いて略長方形をした板状体であり、図面左側に位置する
試料台移動部A、及び同右側に位置するマイクロメータ
ヘッド取付部Bからなっている。
【0026】試料台移動部Aの表面には、図3における
図面左右方向(X方向)、及び上下方向(Y方向)に複
数の溝102bが形成されており、これにより試料台1
01の下面部101aと試料台ベース102の上面部1
02aの接触面積を減らすことができるので、試料台1
01が試料台ベース102の試料台移動部A上を滑動す
る際、試料台101、及び試料台ベース102の間に吸
着現象が発生しにくくなる。
【0027】試料台ベース102には、図3における前
後両端(図面においては上下両端に位置する)に沿って
ガイドレール107、107が設けられており、このガ
イドレール107上に夫々、リニアガイド108a、1
08a、108b、108bが摺動自在に嵌合される。
【0028】又、試料台ベース102の図3における前
側面には、リニアガイド108a、及び108bの近傍
に位置して、位置決め部113a、及び113bがボル
ト113dにて取り付けられている。位置決め部113
a、及び113bは、試料台ベース102の前側面から
水平方向に突出しており、この位置決め部113a、及
び113bの中央にはV溝113cが夫々刻設されてい
て、V溝113cの両側は傾斜部113eとなってい
る。
【0029】図2に示す枠体103は、縦枠103a、
103a、及び横枠103b、103bからなり、横枠
103bがリニアガイド108aにボルト103cにて
固定され、更に、その横枠103bの上に、縦枠103
aがボルト103dにて固定されている。従って、枠体
103は、リニアガイド108aによってガイドレール
107に沿って移動可能となっている。
【0030】図2の前端(図面においては下端に位置す
る)側の横枠103bには、マイクロメータヘッド10
6を取り付けるための取付孔103fが形成されてい
る。マイクロメータヘッド106は、シンブル106
a、スリーブ106b、スピンドル106cを備え、ス
リーブ106b内に挿入されるスピンドル106cが取
付孔103fに貫通され、スピンドル106cの先端が
試料台101に固定された状態で、シンブル106aを
支持するスリーブ106bが横枠103bに固定されて
いる。
【0031】そして、シンブル106aを回すと、シン
ブル106a内のネジ(図示省略)が回転してスピンド
ル106cが伸縮するようになっており、その値はスリ
ーブ106bに設けられた表示窓106dにデジタル表
示されるようになっている。
【0032】図4に示すように、枠体103の縦枠10
3aの内側面には、バネ取付部105に対応する位置に
おいて、横方向に細長い長孔103gが穿設されてい
る。又、縦枠103aの外側面には、略全長にわたって
凹部103hが形成され、この凹部103h内にバネ1
03iが収納される。バネ103iは、一端が凹部10
3h内に固定され、他端が長孔103gを介して凹部1
03hに突出するバネ取付部105のアーム105bに
固定される。
【0033】従って、マイクロメータヘッド106のシ
ンブル106aの回転によるスピンドル106cの伸縮
によって、図2に示す試料台101はベアリング104
を介して、前後方向(図面においては上下方向に位置す
るY方向)へ移動する。この時、試料台101に固定さ
れるバネ取付部105も試料台101と同様に移動する
ので、一端をバネ取付部105のアーム105bに固定
されたバネ103iは、バネ取付部105の移動に伴っ
て凹部103h内で伸縮し、このバネ103iの力によ
り、試料台101の縦枠103a方向(Y方向)への自
由な移動を制限する。
【0034】図2に示すX方向移動台111は、試料台
101、及び枠体103を、X方向移動台111ととも
に、図2における図面左右方向(X方向)に移動させる
ものであり、圧子2bによる圧痕形成、若しくはレンズ
3aによる圧痕観察のどちらを行うかに応じて、試料台
101上の試料Sを、圧子2bとターレット3bとの間
で移動させて位置決めを行う。
【0035】X方向移動台111は、長手方向の長さが
縦枠103aと略同一の板状体であり、リニアガイド1
08bにボルト111aにて固定されるため、ガイドレ
ール107に沿って移動可能となっている。
【0036】X方向移動台111には、マイクロメータ
ヘッド109を取り付けるための取付溝111bが形成
されており、マイクロメータヘッド109がこの取付溝
111bに外方から取り付けられている。この取付溝1
11bに隣接して、X方向移動台111の中央には、マ
イクロメータヘッド109のスピンドル109cを貫通
させる取付孔111cが穿設されている。
【0037】マイクロメータヘッド109は、前述のマ
イクロメータヘッド106と同様の構成であり、シンブ
ル109a、スリーブ109b、スピンドル109cを
備え、シンブル109aを支持するスリーブ109b
が、取付溝111bに外方から取付けられ、X方向移動
台111に穿設された取付孔111cを介して、スリー
ブ109b内に挿入されるスピンドル109cが、バネ
取付部103jに固定されている。
【0038】そして、シンブル109aを回すと、シン
ブル109a内のネジ(図示省略)が回転してスピンド
ル109cが伸縮するようになっており、その値はスリ
ーブ109bに設けられた表示窓109dにデジタル表
示されるようになっている。
【0039】X方向移動台111には、取付溝111b
を挟む位置に、バネ取付部103jと対向するバネ取付
部111dが設けられる。又、X方向移動台111の図
2における前端(図面においては下端に位置する)に
は、X方向移動台111を移動させる際に用いるハンド
ル111e、及びX方向移動台111を位置決め部11
3a、若しくは113bに係合させる係合部材112
が、X方向移動台111の外方に突出して設けられる。
【0040】図5のX方向移動台111の側面視におい
て、係合部材112は、X方向移動台111の上面にボ
ルト112aにて固定され、X方向移動台111から外
方(図面においては左方)へ向かって突出する支持部1
12bと、支持部112bの先端下面に固定される上板
バネ取付部112cと、この上板バネ取付部112cに
上端が固定される2枚の板バネ112dと、この板バネ
112dの下端を固定する下板バネ取付部112eと、
この下板バネ取付部112eの試料台ベース102と対
向する内側面に、半分埋設した状態で取り付けられるボ
ール112fとを備え、このボール112fは、試料台
ベース102に設けられる位置決め部113a、及び1
13bのV溝113cに係合可能である。
【0041】又、マイクロメータヘッド109に対向す
る縦枠103aの外側面には、バネ取付部103jがボ
ルト103kにて固定されている。図4に示すように、
バネ取付部103jは、縦枠103aと略同一の高さを
有する板状体であり、縦枠103aの中央で凹部103
hを覆うように設けられており、バネ取付部103jの
中央には、マイクロメータヘッド109のスピンドル1
09cが固定される。又、バネ取付部103jは両端に
アーム103lを備え、このアーム103lには、バネ
103eの一端が固定され、このバネ103eの他端
は、X方向移動台111のバネ取付部111dに固定さ
れる。
【0042】従って、マイクロメータヘッド109のシ
ンブル109aの回転によるスピンドル109cの伸縮
によって、図2に示すバネ取付部103j、及びバネ取
付部103jが固定される枠体103は、ガイドレール
107に沿って図面左右方向(X方向)へ移動する。こ
の時、一端をバネ取付部103jのアーム103lに固
定されたバネ103eは、バネ取付部103j、及び枠
体103の移動に伴って伸縮し、このバネ103eの力
により、枠体103の横枠103b方向(X方向)への
自由な移動を制限する。
【0043】又、ユーザがハンドル111eを持ち、X
方向移動台111を図2における左右方向(X方向)に
移動させると、マイクロメータヘッド109のスピンド
ル109cがバネ取付部103jに固定されることによ
って、X方向移動台111に固定されている枠体10
3、及び試料台101が、X方向移動台111の移動に
連動して、圧子2b、及びターレット3bの間でX方向
に移動することとなる。そして、係合部材112のボー
ル112fと、位置決め部113a、或いは113bの
V溝113cとを係合させることによって、圧子2b、
或いはターレット3bの間の的確な位置で、試料台10
1を位置決めすることができる。
【0044】尚、試料台101が試料台ベース102の
上面部102a上を滑動する際、吸着現象が発生するこ
とが考えられるので、試料台移動機構部100において
は、試料台ベース102の上面部102aに形成した溝
102b以外にもこれを防止するため、試料台ベース1
02の裏面端部に圧電素子110が貼付される。
【0045】この圧電素子110は、図示しない圧電素
子駆動回路に接続されており、圧電素子駆動回路をオン
にして交流電流を流すと、圧電素子110に高周波の電
圧が印加され、圧電素子110が伸縮動作を繰り返して
振動を発生させる。従って、圧電素子駆動回路がオンの
時、試料台ベース102には圧電素子110による振動
が伝達されることとなり、これによって試料台101と
試料台ベース102の吸着現象を防止し、試料台101
のスムーズな移動を可能とする。
【0046】図6に示すように、試料台101の略直下
に位置する試料台ベース102の裏面には、円筒状に突
出したテーブル脚102f、及びこれを取り囲む中空円
筒状の取付リング102gが設けられており、このテー
ブル脚102fが上下軸4の中央に穿設された固定孔1
02iに嵌合され固定されることにより、試料台移動機
構部100が位置決めされた状態で、上下軸4に取付け
られている。又、取付リング102gは、該取付リング
102gの下端から内側に突出する突出部102hを有
し、この突出部102hと試料台ベース102の下面と
の間に形成された隙間に、上下軸4の上部に螺合される
固定ナット111のフランジ部111aが収納されてい
る。
【0047】そして、この固定ナット111を締める
と、フランジ部111aの下面が取付リング102gの
突出部102hの上面を押圧するので、これにより試料
台ベース102と上下軸4は締結され一体化されるた
め、試料台ベース102が上下軸4に対して回転してし
まうことがない。又、試料台ベース102と上下軸4の
間には隙間が発生しないので、荷重が負荷される際の試
料台移動機構部100の変形特性に、ヒステリシスが生
じにくくなっている。
【0048】次に、材料試験機1の試料台移動機構部1
00における試料移動動作について説明する。材料試験
機1では、圧痕形成部2の荷重アーム2aに備わる圧子
2bを下方に移動させることにより、試料台101に載
置された試料Sに圧痕が形成され、この圧痕の形状を圧
痕観察部3に備わるレンズ3aにより観察、及び測定し
て試料Sの材料特性値としての硬さを求める。このよう
な硬さ値の測定において、一度圧痕を形成した箇所と異
なる位置で再び圧痕を形成したい場合は、試料Sを移動
させる必要があるが、以下の動作を行い試料Sを移動さ
せる。
【0049】試料移動時においては、図示しない圧電素
子駆動回路をオンとし、圧電素子110に高周波の電圧
を印加する。圧電素子110が振動を発生させると、こ
の振動は圧電素子110が貼付される試料台ベース10
2に伝達されるので、試料台ベース102も同様に振動
する。この振動により、試料台101が滑動する際の吸
着現象を防止する。
【0050】そして、試料台101を図2における図面
上下方向(Y方向)、及び左右方向(X方向)へ移動さ
せ試料Sの位置調整を行うが、まず、試料台101をY
方向へ移動させる。具体的には、マイクロメータヘッド
106のシンブル106aを回し、シンブル106a内
のネジを回転させると、スピンドル106cが伸縮す
る。これにより、試料台101がベアリング104を介
してY方向へ移動し、この一方で、一端をバネ取付部1
05のアーム105bに固定されるバネ103iが、試
料台101の移動に伴って伸縮する。そして、マイクロ
メータヘッド106の表示窓106dに表示される数値
を参照しつつ、所望の位置まで試料台101を移動させ
て、Y方向の移動を完了とする。
【0051】次に、試料台101、及び試料台101を
囲む枠体103を、X方向へ移動させるが、マイクロメ
ータヘッド106と同様に、マイクロメータヘッド10
9のシンブル109aを回し、シンブル109a内のネ
ジを回転させると、スピンドル109cが伸縮する。こ
れにより、バネ取付部103j、及びバネ取付部103
jが固定される枠体103が、試料台101とともに、
ガイドレール107上をリニアガイド108aによって
X方向へ移動し、この一方で、一端をバネ取付部103
jのアーム103lに固定されるバネ103eが、枠体
103の移動に伴って伸縮する。そして、マイクロメー
タヘッド109の表示窓109dに表示される数値を参
照しつつ、所望の位置まで枠体103を移動させて、X
方向の移動を完了とする。
【0052】試料Sの移動が完了したら、一旦、圧電素
子駆動回路をオフとして圧電素子110の振動を停止さ
せてから、再び圧痕形成部2により圧痕形成を行う。そ
して、所望の位置での圧痕形成が終了したら、圧痕観察
部3によって試料Sの圧痕観察を行うため、再度、圧電
素子駆動回路をオンとし、試料Sが載置される試料台1
01を、圧子2bの下方からターレット3bの下方へ移
動させる。
【0053】具体的には、まず、ユーザがハンドル11
1eを持ち、X方向移動台111を図2における左方向
に押しやると、X方向移動台111に固定される係合部
材112のボール112fが、位置決め部113bのV
溝113cからはずれようとする。この時、ボール11
2fは傾斜部113eを乗り上げようとするので、係合
部材112の板バネ112dが外方へ撓んで、ボール1
12fがV溝113cから外れる。これにより、係合部
材112と位置決め部113bとの係合が解除され、X
方向移動台111が図面左方向へ移動を開始する。
【0054】そして、係合部材112のボール112f
が、位置決め部113aに当接すると、ボール112f
が位置決め部113aの傾斜部113eを乗り上げよう
とするので、板バネ112dが再び外方へ撓む。これに
より、ボール112fが傾斜部113eを完全に乗り上
げて、中央のV溝113cと係合することとなる。これ
により、係合部材112と位置決め部113aを係合さ
せるとともに、試料台101をターレット3bの下方で
的確に位置決めすることができる。
【0055】試料Sの移動が完了した後に、圧電素子駆
動回路をオフとして圧電素子110の振動を停止させて
試料移動動作を終了し、この位置においてターレット3
bに備わるレンズ3aを用いて通常の圧痕観察を行う
が、以後の動作は通常のビッカース硬さ試験機等の材料
試験機における動作と同様なので、省略する。
【0056】以上のように、本実施の形態の材料試験機
1によれば、試料台101が面接触する試料台ベース1
02の上面部102a上を滑動することにより、測定箇
所の変更が実現されるので、試験荷重を試料に作用させ
た場合に、試料台101、及び試料台ベース102間に
は、ヒステリシスをもたらす原因となるような応力集中
の発生がなくなる。従って、大荷重にて圧子2bを押し
込む際においても、試料台101、及び試料台ベース1
02の剛性を確保することが可能となり、これらの変形
の特性を線形、且つヒステリシスを持たないようにでき
るので、測定に影響を与える恐れがなく、且つ簡単に試
料の移動を行うことができる。
【0057】又、係合部材112を備えるX方向移動台
111を、試料台ベース102上で移動させることによ
り、試料台101、及び枠体103を圧子2b、及びタ
ーレット3bの間で簡単に移動させることができる。
又、この時、位置決め部113a、或いは113bのV
溝113cと係合部材112のボール112fとを係合
させることにより、X方向移動台111を試料台ベース
102上の適切な位置で位置決めすることができる。
【0058】又、圧子2b、若しくはターレット3bの
下方においては、マイクロメータヘッド106、及び1
09により試料台101を移動させて位置調整を行うの
で、マイクロメータヘッド106、及び109の表示窓
106d、及び109dに表示される数値を参照して、
容易、且つ精度良く測定箇所を変更調整することができ
る。更に、試料台ベース102の溝102b、及び圧電
素子110を設けることにより、試料移動時における試
料台101の下面部101aと、試料台ベース102の
上面部102aとの吸着現象を防止するので、試料台1
01の移動がスムーズに行える。
【0059】尚、上記実施例においては、本発明に係る
材料試験機の一実施形態について説明したが、本発明は
上述した実施形態によって限定されるものではなく、種
々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば、
材料試験機1は、圧痕形成や圧痕観察、或いは圧痕計測
を行う位置を複数備えるロックウェル硬さ試験機、マル
テンス硬さ試験機、ビッカース硬さ試験機、或いはブリ
ネル硬さ試験機等の硬さ試験機の単一機であっても良い
し、又、これらを兼ね備える複合機であっても良い。即
ち、例えば、上記材料試験機1に、圧痕の深さを計測し
てロックウェル硬さを算出するロックウェル硬さ算出手
段や、また、圧痕の表面形状を観察して、表面積を計算
することにより、ブリネル硬さを算出するブリネル硬さ
算出手段と、或いは圧痕の表面形状を観察して、対角線
の長さからビッカース硬さを算出するビッカース硬さ算
出手段を備えるようにしてもよい。
【0060】圧電素子110は1ヵ所に配置する構成と
したが、数はいくつでも良く、配置する場所も試料台ベ
ース102の裏面に限定するものではなく、試料台10
1の上面等に適宜変更可能である。更に、振動を加える
ものであれば、圧電素子110の代わりに超音波発生器
等を用いることも可能である。又、位置決め部113
a、及び113bは試料台ベース102に2つ以上設け
ることも可能である。
【0061】又、マイクロメータヘッド106、及び1
09は手動で操作するものとしたが、モータにより駆動
させたり、或いはモータ内蔵型のマイクロメータヘッド
を利用して、試料台移動機構部100を電動のステージ
とすることも可能である。更に、試料台101の移動量
を、マイクロメータヘッド106、及び109のデータ
出力によって求め、これに基づいて試料台101の位置
決めフィードバックを行う構成とすることも可能であ
る。
【0062】又、試料台101を動かす手段としては、
マイクロメータヘッド106、及び109の代わりに、
モータとボールネジ等を用いる構成としても良い。又、
ガイドレール107、リニアガイド108、及び試料台
ベース102の溝102b等は必ずしも設ける必要はな
く、試料台ベース102の上面部102aを全くの平面
として、試料台101を単に滑動させて移動させる構成
とすることも可能である。
【0063】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、試料台
は、第1の移動手段によって試料台ベースの上面部上を
滑動して移動させられるので、大荷重が負荷される際に
も、試料台、及び試料台ベースの2部品のみにより、平
面で荷重を受けることとなって、試料台、及び試料台ベ
ースの剛性が確保され、試料台、及び試料台ベースの変
形の特性を線形、且つヒステリシスを持たないようにす
ることができる。従って、大荷重を負荷する場合であっ
ても、従来の試料移動手段のような試料台と試料台ベー
スとが点接触するものに比べて、測定に影響を及ぼす恐
れが極めて少なくなる。又、試料台と第1の移動手段
は、第2の移動手段によって試料台ベースの上面部上を
移動させられるので、試料台を試料台ベース上でより広
範囲に亘って無駄なく移動させることができる。
【0064】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、固定台が試料台ベースの上面部上を移動させられる
際、固定台に設けられる係合部は、試料台ベースに設け
られる位置決め部に係合させられるので、固定台に固定
される試料台と第1の移動手段を、試料台ベース上で位
置決めすることができる。
【0065】請求項3記載の発明によれば、請求項2記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、係合部に備わるボールは、板バネの付勢力によっ
て、位置決め部に形成される溝部へ押圧されて係合させ
られ、又、板バネが外方へ撓むことにより、溝部との係
合から解除されるので、シンプルな構成で確実、且つ容
易に位置決めすることができる。
【0066】請求項4記載の発明によれば、請求項2又
は3に記載の発明と同様の効果が得られることは無論の
こと、特に、固定台が第2の移動手段によって、第1の
位置決め部に位置決めされる時、試料台は圧痕形成部に
より圧痕形成される位置に位置決めされ、又、固定台が
第2の位置決め部に位置決めされる時、試料台は圧痕観
察部により圧痕観察される位置に位置決めされるので、
簡単、且つ容易に試料台を夫々所定の位置まで移動させ
て位置決めし、圧痕形成、或いは圧痕観察することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる材料試験機の正面図である。
【図2】図1に示す試料台の平面図である。
【図3】図2に示す試料台ベースの平面図である。
【図4】図2におけるA−A部断面図である。
【図5】図2におけるB方向からの試料台を示す側面図
である。
【図6】図2におけるC方向からの試料台を示す側面図
である。
【符号の説明】
1 材料試験機 2 圧痕形成部 3 圧痕観察部 7 圧子 101 試料台 101a 下面部 102 試料台ベース 102a 上面部 109 マイクロメータヘッド(第1の移動手段) 111 X方向移動台(第2の移動手段) 112 係合部材(係合部) 112d 板バネ 112f ボール 113a 位置決め部(第2の位置決め部) 113b 位置決め部(第1の位置決め部) 113c V溝(溝部) S 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 充 神奈川県座間市広野台二丁目7番1号 株 式会社アカシ相模工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料表面に圧子により圧痕を形成させるこ
    とに基づいて試料の材料特性を測定する材料試験機であ
    って、 前記試料を上面部に載置し、下面部が平滑な試料台と、 前記試料台の前記下面部と面接触する平滑な上面部を有
    する試料台ベースと、 前記試料台を、前記試料台ベースの前記上面部上を滑動
    させて移動させる第1の移動手段と、 前記試料台と前記第1の移動手段とを、前記試料台ベー
    スの前記上面部上を移動させる第2の移動手段と、 を備えていることを特徴とする材料試験機。
  2. 【請求項2】請求項1記載の材料試験機において、 前記第2の移動手段は、 前記試料台ベースに設けられる複数の位置決め部と、 前記試料台と前記第1の移動手段が固定され、前記位置
    決め部に係合する係合部が設けられる固定台と、 を備え、 前記固定台は前記試料台ベースの前記上面部上を移動す
    ることを特徴とする材料試験機。
  3. 【請求項3】請求項2記載の材料試験機において、 前記位置決め部には溝部が形成され、 前記係合部は、前記溝部に係合するボールと、前記ボー
    ルに対して前記溝部方向の付勢力を付与する板バネと、
    を備えていることを特徴とする材料試験機。
  4. 【請求項4】請求項2又は3に記載の材料試験機におい
    て、 前記圧子を備え、試料表面に圧痕を形成する圧痕形成部
    と、 前記圧痕形成部で形成された圧痕を観察する圧痕観察部
    と、 が並設され、 前記位置決め部は、少なくとも第1の位置決め部と第2
    の位置決め部と、を備え、 前記第2の移動手段により、前記固定台が前記第1の位
    置決め部に位置決めされた場合には、前記試料台は前記
    圧痕形成部により圧痕形成される位置に位置決めされ、
    前記固定台が前記第2の位置決め部に位置決めされた場
    合には、前記試料台は前記圧痕観察部により圧痕観察さ
    れる位置に位置決めされることを特徴とする材料試験
    機。
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