JP2004251698A - 硬さ試験機 - Google Patents
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Abstract
【課題】硬さ試験機において、より正確な試験力に基づく硬さ試験を可能にすること。
【解決手段】先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）を備える硬さ試験機（１０００）において、フォースモータ（１０）が圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷する際に、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）が圧子軸に作用する作用力を打ち消すように、圧子軸の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力（所定の試験力）のみ負荷するようにした。
【選択図】 図１
【解決手段】先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）を備える硬さ試験機（１０００）において、フォースモータ（１０）が圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷する際に、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）が圧子軸に作用する作用力を打ち消すように、圧子軸の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力（所定の試験力）のみ負荷するようにした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面にくぼみを形成させて当該試料の硬さを測定する硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧子によって、試料表面に荷重を負荷し、くぼみを形成することに基づいて、試料の硬さを測定する硬さ試験機として、例えば、図７に示される硬さ試験機５００が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７に示されるように、硬さ試験機５００は、試料台５５５に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子５０１が先端部に設けられた圧子軸５０２を有する圧子軸ユニット５１０と、圧子軸５０２に所定の荷重を負荷するための荷重負荷機構部５３０と、が備えられている。
【０００４】
圧子軸ユニット５１０は、試料台５５５の上方に備えられており、試験機本体（図示略）に備えられた支持枠５０３と、支持枠５０３に立設された圧子軸支持部５０３ａに備えられた支持ばね５０４と、支持枠５０３に板ばね５０５及び戻しばね５０６とにより弾性支持されている運動板５０７と、支持枠５０３に上下動自在に備えられるとともに下端部５０８ａが運動板５０７の外端部５０７ｂに当接する押棒５０８と、上端部５０２ａが支持ばね５０４に取り付けられるとともに、当接部５０２ｂが運動板５０７の軸受部５０７ａに下方から支持される圧子軸５０２等により構成されている。
【０００５】
荷重負荷機構部５３０は、圧子軸ユニット５１０の上方に備えられた錘部５７０と、制御レバー５２０とにより構成されている。
制御レバー５２０は、略中央部が回動軸５２１によって試験機本体（図示略）に回動自在に軸支されており、制御レバー５２０の一端部５２０ａには圧子軸ユニット５１０の押棒５０８上端部を押し下げるための押圧部５２２が備えられ、また、他端部５２０ｂには、偏心カム５２３に転接するローラー５２４が取り付けられている。制御レバー５２０の一端部５２０ａは、回動軸５２１から圧子軸ユニット５１０の上方に延びて圧子軸５０２の上方を経て遠方側の押棒５０８上部の位置において、押棒５０８を押し下げるようになっている。また、制御レバー５２０の圧子軸５０２上方に対応する位置には、上下方向の孔５２０ｃが形成されている。
【０００６】
錘部５７０は、錘５７１と、錘部５７０中心部に上下方向に備えられる荷重軸５７２と、錘５７１を覆うケーシング５７３とにより構成されている。荷重軸５７２は下部において制御レバー５２０の孔５２０ｃを貫通して下方に延び、その下端部５７２ａが圧子軸５０２の上端部５０２ａと対向するように配設されている。符号５７４は荷重軸５７２に突設されたピンを示しており、ピン５７４は制御レバー５２０に上方から当接するようになっている。
【０００７】
上記の構成により、制御レバー５２０は、偏心カム５２３の回転によって回動して圧子軸ユニット５１０の押棒５０８を押し下げたり、または押し下げを解除したりするようになっており、押棒５０８を押し下げることにより、支持枠５０３（運動板５０７）を押し下げるようになっている。また、制御レバー５２０は、錘部５７０を下降させて圧子軸５０２に所定の荷重を負荷させるようになっている。
この硬さ試験機５００により硬さ試験を行う際には、硬さ試験機５００本体において圧子軸５０２の下方に備えられる試料台５５５に試料Ｓを載置し、偏心カム５２３の回転および錘部５７０の下降により、圧子軸５０２を下降させる。圧子５０１の先端が試料Ｓと当接する位置まで圧子軸５０２を下降させると、圧子軸５０２は運動板５０７の軸受部５０７ａから解放される。そして、錘部５７０が圧子軸５０２に所定荷重（錘５７１の重量；試験力、例えば、約９８ｍＮから２０Ｎ）を負荷させることにより、試料Ｓに圧子５０１によるくぼみを形成させる。くぼみ形成後、制御レバー５２０をくぼみ形成時とは逆方向に回動させることにより、支持枠５０３（運動板５０７）を上昇させ、それに伴って圧子軸５０２を上方に移動させて、試料Ｓから離れさせる。このようにして試料Ｓに形成させたくぼみを、顕微鏡（図示略）等で観察することなどにより、くぼみの大きさ等の計測を行い、試料Ｓの硬さを求める。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１３２７２２号公報（第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の場合、硬さ試験機５００が試料Ｓにくぼみを形成するように、硬さ試験機５００に備えられた錘部５７０の錘５７１によって試験力を出力する際に、圧子軸５０２を弾性支持する支持ばね５０４や戻しばね５０６の反発力がその試験力を打ち消すように作用してしまうという問題があった。
つまり、硬さ試験機５００において、錘部５７０の錘５７１の重量に基づき出力される試験力には、そのような作用力（反発力）が影響し、実質的な試験力とは若干の誤差のある試験力により硬さ試験が行われていた。
【００１０】
本発明の課題は、硬さ試験機において、より正確な試験力に基づく硬さ試験を可能にすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸の移動の際、当該硬さ試験機の外部から前記圧子軸に作用する外力を検出する外力検出手段（例えば、振動検出部６０）と、
前記外力検出手段により検出された外力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する外力調整制御手段（例えば、振動調整制御手段７２）を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、外力検出手段により検出された外力を打ち消すように前記外力調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、その外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合に、その外力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、外力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００１３】
具体的には、例えば、硬さ試験機の外部から外力としての振動が圧子軸に伝わり、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その振動により圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、その振動に伴う力分の負荷を減らすように、外力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。また、その振動により圧子軸が圧子を介して試料に付与する力が打ち消されてしまう場合には、その振動に伴う力分の負荷を増やすように、外力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００１４】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合であっても、その外力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸の移動の際、前記圧子軸の自重に基づき当該圧子軸に作用する荷重力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する自重調整制御手段（７１）を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、自重調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、圧子軸の自重に基づき圧子軸の移動動作に作用する荷重力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、圧子軸が有するその自重自体が圧子軸に作用する荷重力として加わる場合に、その荷重力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、自重調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００１７】
具体的には、例えば、硬さ試験機の圧子軸の自重自体である荷重力が、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その荷重力に伴い圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、その荷重力分の負荷を減らすように、自重調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００１８】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の圧子軸の自重に基づく荷重力が、圧子軸に作用する場合であっても、その荷重力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸を当該硬さ試験機の本体部（例えば、試験機本体１０１）に弾性的に支持する弾性支持部材（例えば、支持ばね３）と、
前記圧子軸の移動の際、前記弾性支持部材が変形することに伴い前記圧子軸に作用する反発力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する反発力調整制御手段（７３）を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、反発力調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、圧子軸が軸方向に移動する際にその圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形することに伴い圧子軸に作用する反発力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、圧子軸が軸方向に移動することに伴い弾性的に変形する弾性支持部材が、その変形をもとに戻そうとすることに伴う回復作用力が圧子軸に作用する反発力として加わる場合に、その反発力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、反発力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００２１】
具体的には、例えば、硬さ試験機の圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が圧子軸に伝わり、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その反発力により圧子軸が圧子を介して試料に付与する力が打ち消されてしまう場合には、その反発力分の負荷を増やすように、反発力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００２２】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機において圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が、圧子軸に作用する場合であっても、その反発力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記圧子軸をその軸方向に押圧する押圧手段（例えば、荷重軸３１）を備え、
前記フォースモータは、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に第１の試験力の範囲内の力を負荷する第１のフォースモータ（１０）と、
前記押圧手段により前記圧子軸をその軸方向に押圧することによって移動させて前記圧子を介して試料に第２の試験力の範囲内の力を負荷する第２のフォースモータ（３０）と、
により構成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、先端部に圧子を有する圧子軸を備える硬さ試験機において、第１のフォースモータが、その圧子軸をその軸方向に移動させることにより圧子を介して試料に第１の試験力の範囲内の力を負荷するとともに、第２のフォースモータが、押圧部材によりの圧子軸をその軸方向に移動させることにより圧子を介して試料に第２の試験力の範囲内の力を負荷する。
つまり、硬さ試験機は、第１のフォースモータと第２のフォースモータとが、それぞれ圧子軸に対して負荷する力をあわせた力（試験力）によって硬さ試験を行うことができる。
よって、硬さ試験機は、その２つのフォースモータが出力するそれぞれの試験力（荷重力、駆動力）を組み合わせることによる、様々な力（試験力）で硬さ試験を行うことができる。
【００２５】
例えば、２つのフォースモータが、それぞれ同程度の試験力を出力可能である場合、それぞれ単独で用いられる場合に比べ、２つのフォースモータを組み合わせて出力する試験力は、およそ２倍の範囲の試験力を出力することが可能となり、より広い範囲の試験力によって硬さ試験を行うことができる。
また、例えば、２つのフォースモータのうち、一方のフォースモータが大きな試験力を出力することに適し、もう一方のフォースモータが小さな試験力を出力することに適するような場合、目的に応じた試験力を出力することが可能となり、そのような広い範囲の試験力によって硬さ試験を行うことができる。
【００２６】
また、硬さ試験機において、一方のフォースモータが所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させ、もう一方のフォースモータがその試験力の作用を妨げる作用力を打ち消すように荷重軸の移動、駆動を行うように調整制御されることにより、硬さ試験機は、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の硬さ試験機において、
前記押圧手段は、前記圧子軸の軸方向に対して垂直な軸（例えば、回動軸５１）を中心として回動可能に軸支され、回動することによりその端部（例えば、他端部５０ｂ）が前記圧子軸を押圧するレバー（例えば、制御レバー５０）を備え、
前記圧子軸の移動の際、前記レバーが回動し当該レバーの重心が移動したことに伴い前記圧子軸に作用するモーメント力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記第１のフォースモータと、第２のフォースモータとの少なくとも一方の駆動を制御する重心調整制御手段（７４）を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、圧子軸の軸方向に対して垂直な軸を中心として回動可能に軸支されるレバーが回動されることにより、そのレバーの端部が圧子軸に対し押圧力を付与し、圧子軸をその軸方向へ移動させて圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する。その際に、重心調整制御手段が第１のフォースモータと、第２のフォースモータとの少なくとも一方の駆動を調整することで、レバーが回動して、そのレバーの重心が移動したことに伴い圧子軸に作用するモーメント力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、押圧部材のレバーが回動して傾き、そのレバーの重心が移動したことに基づくバランス変化量が圧子軸に作用するモーメント力として加わる場合に、そのモーメント力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、重心調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００２９】
具体的には、例えば、硬さ試験機の押圧部材のレバーが傾き、その重心が圧子軸側へ移動したことによるモーメント力が、圧子軸に作用する場合において、そのモーメント力に伴い圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、そのモーメント力分の負荷を減らすように、重心調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００３０】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータ（第１のフォースモータ、第２のフォースモータ）の動作を制御することにより、硬さ試験機の押圧部材のレバーが回動して傾き、その重心が移動したことに基づくモーメント力が、圧子軸に作用する場合であっても、そのモーメント力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図６に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図２は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図１、図２に示されるように、硬さ試験機１０００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２と、試験機本体１０１に設けられて圧子軸２の上端側と下端側をそれぞれ弾性的に支持する弾性支持部材としての支持ばね３，３と、圧子軸２をその軸方向に移動させることにより、圧子軸２にその軸方向の所定の力を負荷するフォースモータ１０と、圧子軸２の変位量を検出する圧子軸変位検出部２０と、圧子軸２に作用する振動を検出する外力検出手段としての振動検出部６０と、上記各構成の動作制御を行う制御部７０とを備えている。
【００３２】
圧子１は、例えばビッカース、ヌープ圧子、ブリネル、ロックウェル等の、くぼみ形成による硬さ試験に用いられる圧子である。
【００３３】
支持ばね３，３は、一端が試験機本体１０１に固定され、試験機本体１０１から略水平方向に延出するように設けられた板ばねであり、その他端がそれぞれ圧子軸２の上端側と下端側に接続されて、圧子軸２を試料台１２０に対して垂直に弾性的に支持している。そして支持ばね３は、後述するフォースモータ１０等によって圧子軸２が上下方向に移動される際に、圧子軸２が試料台１２０に対して垂直な姿勢を保つように撓み、変形する。
【００３４】
フォースモータ１０は、磁気回路構成部１２と、圧子軸２側に設けられた駆動コイル部１３とにより構成されている。フォースモータ１０は、磁気回路構成部１２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部１３に流れる電流との電磁誘導により力を発生する。フォースモータ１０は、その力を駆動力として用い、圧子軸２をその軸方向に移動させて、圧子軸２に備えられた圧子１を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
つまり、フォースモータ１０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて試料Ｓに様々な試験力を負荷することができる。そして、フォースモータ１０は、駆動コイル部１３に流す電流量を無段階に調整することにより、無段階の駆動力を出力し、試料Ｓに無段階の試験力を負荷することができる。
このフォースモータ１０の駆動コイル部１３へ供給される電流は、後述する制御部７０により制御されている。そして、所定の試験力に応じて予め定められた電流量（や電流の向き）に基づき、フォースモータ１０は駆動力を発生し、圧子軸２を移動させて試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
【００３５】
圧子軸変位検出部２０は、例えば、所定の間隔の目盛が刻まれて、圧子軸２に備えられたスケール２１と、そのスケール２１の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダ２２とからなり、圧子軸２が試料Ｓにくぼみを形成する際に移動した変位量（例えば、試料Ｓに圧子１が押し込まれた侵入量）を検出し、その検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部７０に出力する。
【００３６】
振動検出部６０は、硬さ試験機１０００の外部から圧子軸２に作用する外力としての振動を検出するとともに、その検出した振動に基づく振動検出信号を制御部７０に出力する。
【００３７】
制御部７０は、各種演算処理を行うＣＰＵ７ａと、制御、判断等各種処理用の各種プログラムや各種データが記憶、格納されたＲＯＭ７ｂと、各種処理におけるワークメモリとして使用されるＲＡＭ７ｃとで概略構成されている。そして、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。
そして、制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
また、制御部７０は、試料Ｓに形成されたくぼみに基づくデータやくぼみ形成時の試験力と、予め設定された硬さ試験に対応する硬さ算出式とに基づき試料Ｓの硬さの算出する制御を行う。
【００３８】
また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３等を備えており、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させるための調整制御を行う。
【００３９】
制御部７０の自重調整制御手段７１は、制御部７０のＲＯＭ７ｂに記憶された圧子軸２（及び圧子１）の自重量（質量、重量）データに基づき、圧子軸２（及び圧子１）が、その自重に基づき試料Ｓに付与する荷重力分、圧子軸２に作用する力を減らすように、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整する自重調整制御を行う。
つまり、自重調整制御手段７１は、予め設定された圧子軸２（及び圧子１）の自重量データや処理プログラムに基づき、駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、圧子軸２に作用する圧子軸２の自重に基づく荷重力を打ち消すように調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４０】
制御部７０の外力調整制御手段としての振動調整制御手段７２は、振動検出部６０が検出した振動に基づく振動検出信号に対応し、外部からの振動（外力）が圧子軸２に作用する影響を打ち消すように、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整する振動調整制御を行う。
つまり、振動調整制御手段７２は、振動検出部６０が検出した振動（振動検出信号）と、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された条件（プログラム）に基づき、その振動により圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに力を付与してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を減らすように駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、また試料Ｓに付与する力を打ち消してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように駆動コイル部１３に流す電流量を調整する。このように、振動調整制御手段７２は、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４１】
制御部７０の反発力調整制御手段７３は、圧子軸変位検出部２０が検出した、圧子軸２が移動したことに基づく圧子軸変位信号に対応して、圧子軸２が試料Ｓ（試料台１２０）方向に移動する際、その姿勢を保持するために撓んだ支持ばね３により、その移動方向と逆向きに作用する支持ばね３の反発力を打ち消す反発力調整制御を行う。
つまり、反発力調整制御手段７３は、圧子軸変位検出部２０が検出した圧子軸変位信号に基づく圧子軸２の変位量と、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された条件（プログラム）に基づき、支持ばね３が撓み、変形した際に発生する反発力を打ち消すため、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように、駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４２】
このように制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を調整する。そして、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００４３】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機１０００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）をあわせて行う。
【００４４】
フォースモータ１０は、その駆動力に基づき圧子軸２をその軸方向下方に配置された試料Ｓに向け移動させる。そして、荷重軸２に備えられた圧子１を介して試料Ｓに所定の力（試験力）を負荷してくぼみを形成する。
そして、硬さ試験機１０００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００４５】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機１０００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ１０を使用しているので、フォースモータ１０（の駆動コイル部１３）に供給する電流量を無段階に調整することにより、圧子軸２は圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を付与するように移動される。よって、硬さ試験機１０００は、フォースモータ１０の出力範囲において、所望する任意の試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１０００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００４６】
また、硬さ試験機１０００の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０（駆動コイル部１３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１０００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明にかかる硬さ試験機の第２の実施の形態を、図３、図４に基づき説明する。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図３は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図４は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図３に示されるように、硬さ試験機１００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２を有する圧子軸ユニット１１０と、圧子軸２に所定の押圧力を付与するための押圧力付与機構部１３０とにより構成されている。
【００４８】
圧子軸ユニット１１０は、試料台１２０の上方に備えられており、試験機本体１０１に設けられた弾性支持部材としての支持ばね３，３と、支持ばね３，３にそれぞれ上端側と下端側が弾性的に支持される圧子軸２と、圧子軸２をその軸方向に移動させることにより、圧子軸２にその軸方向の所定の力を負荷する第１のフォースモータとしてのフォースモータ１０と、圧子軸２の変位量を検出する圧子軸変位検出部２０等により構成されている。
【００４９】
フォースモータ１０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて試料Ｓに様々な試験力（所定の試験力、第１の試験力の範囲内の力）を負荷することができる。
【００５０】
押圧力付与機構部１３０は、圧子軸ユニット１１０の上方に備えられた第２のフォースモータとしてのフォースモータ３０と、フォースモータ３０の荷重軸３１を、試験機本体１０１に弾性的に支持する支持ばね４，４等により構成されている。
【００５１】
支持ばね４，４は、一端が試験機本体１０１に固定され、試験機本体１０１から略水平方向に延出するように設けられた板ばねであり、その他端がそれぞれ後述するフォースモータ３０の荷重軸３１の上端側と下端側に接続されて、荷重軸３１を、圧子軸２と同軸上に、試料台１２０に対して垂直に支持している。そして支持ばね４は、後述するフォースモータ３０によって荷重軸３１が上下方向に移動される際に、荷重軸３１が試料台１２０に対して垂直な姿勢を保つように撓む。
【００５２】
フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２と、押圧手段としての荷重軸３１側に設けられた駆動コイル部３３とにより構成されている。フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部３３に流れる電流との電磁誘導により力を発生する。フォースモータ３０は、その力を駆動力として用い、荷重軸３１をその軸方向に移動させて、圧子軸２に対し押圧力を付与することにより、圧子軸２をその軸方向に移動させる。そして、圧子軸２を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。
つまり、フォースモータ３０は、フォースモータ３０の駆動コイル部３３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて飼料Ｓに様々な試験力（第２の試験力の範囲内の力）を負荷することができる。そして、フォースモータ３０は、駆動コイル部３３に流す電流量を無段階に調整することにより、無段階の駆動力を出力し、試料Ｓに無段階の力（第２の試験力）を負荷することができる。
このフォースモータ３０の駆動コイル部３３へ供給される電流は、制御部７０により制御されている。そして、所定の試験力に応じて予め定められた電流量（や電流の向き）に基づき、フォースモータ３０は駆動力を発生し、圧子軸２を移動させて試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
【００５３】
このような硬さ試験機１００は、図４に示されるように制御部７０を備えており、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、フォースモータ３０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３等を備えている。
【００５４】
そして、制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、フォースモータ３０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
【００５５】
また、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）は、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００５６】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機１００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、３０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）をあわせて行う。
【００５７】
フォースモータ１０は、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第１の試験力）を負荷する。
また、フォースモータ３０は、荷重軸３１をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸３１の下端部３１ａが圧子軸２の上端部２ａを押し下げ、圧子軸２をその軸方向下方に移動させるように圧子軸２に対し押圧力を付与する。そして、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。
このように、硬さ試験機１００は、フォースモータ１０により試料Ｓに負荷する所定の力（第１の試験力）と、フォースモータ３０により試料Ｓに負荷する所定の力（第２の試験力）とを合わせた力である試験力によりくぼみを形成させる。
そして、硬さ試験機１００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７０ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００５８】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機１００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ（１０、３０）を使用しているので、フォースモータ（の駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を無段階に調整することにより、圧子軸２は圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を付与するように移動される。よって、硬さ試験機１００は、フォースモータの出力範囲において、所望する任意の試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００５９】
また、硬さ試験機１００の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０、３０（駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０、３０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００６０】
なお、硬さ試験機１００において、所定の試験力による硬さ試験を行うように、２つのフォースモータ（フォースモータ１０、フォースモータ３０）がそれぞれ試験力の出力制御と調整制御とをともに行うようにしてもよく、また、一方のフォースモータ（例えば、フォースモータ３０）が所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させる試験力の出力制御を行い、もう一方のフォースモータ（例えば、フォースモータ１０）がその試験力を負荷する際の妨げになる圧子軸２に作用する力を打ち消すための調整制御を行うようにしてもよい。
【００６１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明にかかる硬さ試験機の第３の実施の形態を、図５、図６に基づき説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図５は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図６は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図５に示されるように、硬さ試験機２００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２を有する圧子軸ユニット１１０と、圧子軸２に所定の押圧力を付与するための押圧力付与機構部２３０とにより構成されている。
【００６２】
押圧力付与機構部２３０は、圧子軸ユニット１１０の上方に備えられた押圧手段のレバーとしての制御レバー５０と、制御レバー５０に作用力を付与する第２のフォースモータとしてのフォースモータ３０等により構成されている。
【００６３】
制御レバー５０は、略中央部が回動軸５１によって試験機本体（図示略）に回動自在に軸支されている。制御レバー５０の一端部５０ａには、フォースモータ３０が取り付けられている。また、制御レバー５０の他端部５０ｂは、回動軸５１から圧子軸ユニット１１０の上方に延びて圧子軸２の上部に位置しており、その他端部５０ｂには圧子軸ユニット１１０の圧子軸２の上端部２ａを押し下げるための押圧部５２が備えられている。
【００６４】
フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部３３に流れる電流との電磁誘導により発生する力を駆動力として用い、その駆動力により荷重軸３１をその軸方向に移動させて、制御レバー５０の一端部５０ａに対し作用力を付与し、制御レバー５０を回動させる。そして、フォースモータ３０は、制御レバー５０の他端部５０ｂを下方に傾け、他端部５０ｂに備えられた押圧部５２により圧子軸２をその軸方向に押し下げる。
【００６５】
このような硬さ試験機１００は、図６に示されるように制御部７０を備えており、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、フォースモータ３０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４等を備えている。
【００６６】
制御部７０の重心調整制御手段７４は、制御部７０のＲＯＭ７ｂに記憶された制御レバー５０の移動量（傾き量）データに基づき、制御レバー５０の重心が移動したことによって、圧子軸２に作用する制御レバー５０の自重に基づく影響（力）を打ち消すように、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整する重心調整制御を行う。
つまり、重心調整制御手段７４は、予め設定された制御レバー５０の傾き条件（移動量、傾き量）に基づき、制御レバー５０が移動し傾いたことにより制御レバー５０の重心がずれて、圧子軸２にモーメント力を付与してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を減らすように駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整し、また圧子軸２に付与するモーメント力を打ち消してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整する。このように、重心調整制御手段７４は、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００６７】
このような制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、フォースモータ３０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
【００６８】
また、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４）は、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００６９】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機２００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、３０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４）をあわせて行う。
【００７０】
フォースモータ１０は、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第１の試験力）を負荷する。
また、フォースモータ３０は、荷重軸３１をその軸方向に移動させることによって、制御レバー５０の一端部５０ａを上方に移動させるように、制御レバー５０を回動させる。そして、制御レバー５０の他端部５０ｂを下方に移動させることにより、その他端部５０ｂに備えられた押圧部５２が圧子軸２の上端部２ａを押し下げ、荷重軸２を移動させる。そして、圧子軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。つまり、フォースモータ３０は、制御レバー５０を介して圧子軸２に対し押圧力を付与し、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって荷重軸２の圧子１を試料Ｓに負荷させる。
このように、硬さ試験機２００は、フォースモータ１０により試料Ｓに負荷する所定の力（第１の試験力）と、フォースモータ３０により試料Ｓに負荷する所定の力（第２の試験力）とを合わせた力である試験力によりくぼみを形成させる。
そして、硬さ試験機２００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７０ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００７１】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機２００は、圧子軸２を駆動させるために、２つのフォースモータ（フォースモータ１０、フォースモータ３０）を使用することにより、フォースモータ１０に基づく駆動力と、フォースモータ３０に基づく駆動力とを合わせた力である試験力による硬さ試験を行うことができる。よって、硬さ試験機２００は、２つのフォースモータがそれぞれ出力する駆動力を組み合わせた試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができるので、より広い範囲の様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
特に、フォースモータ３０が出力する駆動力は、回動軸５１を中心に回動する制御レバー５０を介して圧子軸２に伝達されるので、いわゆる「てこの原理」を利用し、小さな駆動力であってもより大きな試験力（押圧力）として圧子軸２に付与することができる。
【００７２】
このように本発明にかかる硬さ試験機１０００、１００、２００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ（１０、３０）を使用しているので、フォースモータ（の駆動コイル部）に供給する電流量を無段階に調整することにより、硬さ試験機は、圧子軸２の圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を負荷することができる。よって、硬さ試験機１０００、１００、２００は、フォースモータの出力範囲において無段階に調整可能な試験力に基づき、所望する任意の試験力によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１０００、１００、２００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００７３】
また、硬さ試験機の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４などの調整制御手段を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０、３０（駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０、３０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１０００、１００、２００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００７４】
なお、以上の実施の形態においては、フォースモータを用いて圧子軸２を移動させる構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォースモータは荷重負荷機構部として、圧子軸２を移動させることにより試料Ｓに無段階の荷重、試験力を負荷、作用させることが調整可能であればよい。
【００７５】
なお、上記自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに格納された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現されるとしたが、各処理プログラムの機能をＣＰＵ７ａの制御下において動作する専用ハードウエアにより実現する構成としてもよい。
【００７６】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、硬さ試験機は、その外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合に、その外力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、外力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合であっても、その外力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、硬さ試験機は、圧子軸が有するその自重自体が圧子軸に作用する荷重力として加わる場合に、その荷重力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、自重調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の圧子軸の自重に基づく荷重力が、圧子軸に作用する場合であっても、その荷重力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００７９】
請求項３記載の発明によれば、硬さ試験機は、圧子軸が軸方向に移動することに伴い弾性的に変形する弾性支持部材が、その変形をもとに戻そうとすることに伴う回復作用力が圧子軸に作用する反発力として加わる場合に、その反発力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、反発力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機において圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が、圧子軸に作用する場合であっても、その反発力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００８０】
請求項４記載の発明によれば、硬さ試験機は、第１のフォースモータと第２のフォースモータとが、それぞれ圧子軸に対して負荷する力をあわせた力（試験力）によって硬さ試験を行うことができる。よって、硬さ試験機は、その２つのフォースモータが出力するそれぞれの試験力（荷重力、駆動力）を組み合わせることによる、様々な力（試験力）で硬さ試験を行うことができる。
また、硬さ試験機において、一方のフォースモータが所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させ、もう一方のフォースモータがその試験力の作用を妨げる作用力を打ち消すように荷重軸の移動、駆動を行うように調整制御されることにより、硬さ試験機は、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００８１】
請求項５記載の発明によれば、硬さ試験機は、押圧部材のレバーが回動して傾き、そのレバーの重心が移動したことに基づくバランス変化量が圧子軸に作用するモーメント力として加わる場合に、そのモーメント力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、重心調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータ（第１のフォースモータ、第２のフォースモータ）の動作を制御することにより、硬さ試験機の押圧部材のレバーが回動して傾き、その重心が移動したことに基づくモーメント力が、圧子軸に作用する場合であっても、そのモーメント力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる硬さ試験機の第１の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる硬さ試験機の第２の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明にかかる硬さ試験機の第３の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図７】従来の硬さ試験機の要部概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 圧子
２ 圧子軸
１０ フォースモータ（第１のフォースモータ）
２０ 圧子軸変位検出部
２２ リニアエンコーダ
３０ フォースモータ（第２のフォースモータ）
３１ 荷重軸（押圧手段）
５０ 制御レバー（押圧手段、レバー）
５０ａ 一端部
５０ｂ 他端部（端部）
５１ 回動軸（軸）
６０ 振動検出部（外力検出手段）
７０ 制御部
７１ 自重調整制御手段
７２ 振動調整制御手段
７３ 反発力調整制御手段
７４ 重心調整制御手段
７ａ ＣＰＵ
７ｂ ＲＯＭ
７ｃ ＲＡＭ
１１０ 圧子軸ユニット
１３０、２３０ 押圧力付与機構部
１０００、１００、２００ 硬さ試験機
Ｓ 試料
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面にくぼみを形成させて当該試料の硬さを測定する硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧子によって、試料表面に荷重を負荷し、くぼみを形成することに基づいて、試料の硬さを測定する硬さ試験機として、例えば、図７に示される硬さ試験機５００が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図７に示されるように、硬さ試験機５００は、試料台５５５に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子５０１が先端部に設けられた圧子軸５０２を有する圧子軸ユニット５１０と、圧子軸５０２に所定の荷重を負荷するための荷重負荷機構部５３０と、が備えられている。
【０００４】
圧子軸ユニット５１０は、試料台５５５の上方に備えられており、試験機本体（図示略）に備えられた支持枠５０３と、支持枠５０３に立設された圧子軸支持部５０３ａに備えられた支持ばね５０４と、支持枠５０３に板ばね５０５及び戻しばね５０６とにより弾性支持されている運動板５０７と、支持枠５０３に上下動自在に備えられるとともに下端部５０８ａが運動板５０７の外端部５０７ｂに当接する押棒５０８と、上端部５０２ａが支持ばね５０４に取り付けられるとともに、当接部５０２ｂが運動板５０７の軸受部５０７ａに下方から支持される圧子軸５０２等により構成されている。
【０００５】
荷重負荷機構部５３０は、圧子軸ユニット５１０の上方に備えられた錘部５７０と、制御レバー５２０とにより構成されている。
制御レバー５２０は、略中央部が回動軸５２１によって試験機本体（図示略）に回動自在に軸支されており、制御レバー５２０の一端部５２０ａには圧子軸ユニット５１０の押棒５０８上端部を押し下げるための押圧部５２２が備えられ、また、他端部５２０ｂには、偏心カム５２３に転接するローラー５２４が取り付けられている。制御レバー５２０の一端部５２０ａは、回動軸５２１から圧子軸ユニット５１０の上方に延びて圧子軸５０２の上方を経て遠方側の押棒５０８上部の位置において、押棒５０８を押し下げるようになっている。また、制御レバー５２０の圧子軸５０２上方に対応する位置には、上下方向の孔５２０ｃが形成されている。
【０００６】
錘部５７０は、錘５７１と、錘部５７０中心部に上下方向に備えられる荷重軸５７２と、錘５７１を覆うケーシング５７３とにより構成されている。荷重軸５７２は下部において制御レバー５２０の孔５２０ｃを貫通して下方に延び、その下端部５７２ａが圧子軸５０２の上端部５０２ａと対向するように配設されている。符号５７４は荷重軸５７２に突設されたピンを示しており、ピン５７４は制御レバー５２０に上方から当接するようになっている。
【０００７】
上記の構成により、制御レバー５２０は、偏心カム５２３の回転によって回動して圧子軸ユニット５１０の押棒５０８を押し下げたり、または押し下げを解除したりするようになっており、押棒５０８を押し下げることにより、支持枠５０３（運動板５０７）を押し下げるようになっている。また、制御レバー５２０は、錘部５７０を下降させて圧子軸５０２に所定の荷重を負荷させるようになっている。
この硬さ試験機５００により硬さ試験を行う際には、硬さ試験機５００本体において圧子軸５０２の下方に備えられる試料台５５５に試料Ｓを載置し、偏心カム５２３の回転および錘部５７０の下降により、圧子軸５０２を下降させる。圧子５０１の先端が試料Ｓと当接する位置まで圧子軸５０２を下降させると、圧子軸５０２は運動板５０７の軸受部５０７ａから解放される。そして、錘部５７０が圧子軸５０２に所定荷重（錘５７１の重量；試験力、例えば、約９８ｍＮから２０Ｎ）を負荷させることにより、試料Ｓに圧子５０１によるくぼみを形成させる。くぼみ形成後、制御レバー５２０をくぼみ形成時とは逆方向に回動させることにより、支持枠５０３（運動板５０７）を上昇させ、それに伴って圧子軸５０２を上方に移動させて、試料Ｓから離れさせる。このようにして試料Ｓに形成させたくぼみを、顕微鏡（図示略）等で観察することなどにより、くぼみの大きさ等の計測を行い、試料Ｓの硬さを求める。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１３２７２２号公報（第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１の場合、硬さ試験機５００が試料Ｓにくぼみを形成するように、硬さ試験機５００に備えられた錘部５７０の錘５７１によって試験力を出力する際に、圧子軸５０２を弾性支持する支持ばね５０４や戻しばね５０６の反発力がその試験力を打ち消すように作用してしまうという問題があった。
つまり、硬さ試験機５００において、錘部５７０の錘５７１の重量に基づき出力される試験力には、そのような作用力（反発力）が影響し、実質的な試験力とは若干の誤差のある試験力により硬さ試験が行われていた。
【００１０】
本発明の課題は、硬さ試験機において、より正確な試験力に基づく硬さ試験を可能にすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸の移動の際、当該硬さ試験機の外部から前記圧子軸に作用する外力を検出する外力検出手段（例えば、振動検出部６０）と、
前記外力検出手段により検出された外力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する外力調整制御手段（例えば、振動調整制御手段７２）を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、外力検出手段により検出された外力を打ち消すように前記外力調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、その外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合に、その外力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、外力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００１３】
具体的には、例えば、硬さ試験機の外部から外力としての振動が圧子軸に伝わり、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その振動により圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、その振動に伴う力分の負荷を減らすように、外力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。また、その振動により圧子軸が圧子を介して試料に付与する力が打ち消されてしまう場合には、その振動に伴う力分の負荷を増やすように、外力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００１４】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合であっても、その外力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸の移動の際、前記圧子軸の自重に基づき当該圧子軸に作用する荷重力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する自重調整制御手段（７１）を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、自重調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、圧子軸の自重に基づき圧子軸の移動動作に作用する荷重力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、圧子軸が有するその自重自体が圧子軸に作用する荷重力として加わる場合に、その荷重力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、自重調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００１７】
具体的には、例えば、硬さ試験機の圧子軸の自重自体である荷重力が、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その荷重力に伴い圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、その荷重力分の負荷を減らすように、自重調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００１８】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の圧子軸の自重に基づく荷重力が、圧子軸に作用する場合であっても、その荷重力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料（Ｓ）に所定の試験力を負荷するフォースモータ（１０，３０）を備える硬さ試験機（１０００，１００，２００）であって、
前記圧子軸を当該硬さ試験機の本体部（例えば、試験機本体１０１）に弾性的に支持する弾性支持部材（例えば、支持ばね３）と、
前記圧子軸の移動の際、前記弾性支持部材が変形することに伴い前記圧子軸に作用する反発力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する反発力調整制御手段（７３）を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、硬さ試験機において、フォースモータが先端部に圧子を有する圧子軸をその軸方向に移動させることで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する際に、反発力調整制御手段がそのフォースモータの駆動を調整することで、圧子軸が軸方向に移動する際にその圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形することに伴い圧子軸に作用する反発力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、圧子軸が軸方向に移動することに伴い弾性的に変形する弾性支持部材が、その変形をもとに戻そうとすることに伴う回復作用力が圧子軸に作用する反発力として加わる場合に、その反発力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、反発力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００２１】
具体的には、例えば、硬さ試験機の圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が圧子軸に伝わり、圧子軸の移動動作に影響する場合において、その反発力により圧子軸が圧子を介して試料に付与する力が打ち消されてしまう場合には、その反発力分の負荷を増やすように、反発力調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００２２】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機において圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が、圧子軸に作用する場合であっても、その反発力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機において、
前記圧子軸をその軸方向に押圧する押圧手段（例えば、荷重軸３１）を備え、
前記フォースモータは、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に第１の試験力の範囲内の力を負荷する第１のフォースモータ（１０）と、
前記押圧手段により前記圧子軸をその軸方向に押圧することによって移動させて前記圧子を介して試料に第２の試験力の範囲内の力を負荷する第２のフォースモータ（３０）と、
により構成されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、先端部に圧子を有する圧子軸を備える硬さ試験機において、第１のフォースモータが、その圧子軸をその軸方向に移動させることにより圧子を介して試料に第１の試験力の範囲内の力を負荷するとともに、第２のフォースモータが、押圧部材によりの圧子軸をその軸方向に移動させることにより圧子を介して試料に第２の試験力の範囲内の力を負荷する。
つまり、硬さ試験機は、第１のフォースモータと第２のフォースモータとが、それぞれ圧子軸に対して負荷する力をあわせた力（試験力）によって硬さ試験を行うことができる。
よって、硬さ試験機は、その２つのフォースモータが出力するそれぞれの試験力（荷重力、駆動力）を組み合わせることによる、様々な力（試験力）で硬さ試験を行うことができる。
【００２５】
例えば、２つのフォースモータが、それぞれ同程度の試験力を出力可能である場合、それぞれ単独で用いられる場合に比べ、２つのフォースモータを組み合わせて出力する試験力は、およそ２倍の範囲の試験力を出力することが可能となり、より広い範囲の試験力によって硬さ試験を行うことができる。
また、例えば、２つのフォースモータのうち、一方のフォースモータが大きな試験力を出力することに適し、もう一方のフォースモータが小さな試験力を出力することに適するような場合、目的に応じた試験力を出力することが可能となり、そのような広い範囲の試験力によって硬さ試験を行うことができる。
【００２６】
また、硬さ試験機において、一方のフォースモータが所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させ、もう一方のフォースモータがその試験力の作用を妨げる作用力を打ち消すように荷重軸の移動、駆動を行うように調整制御されることにより、硬さ試験機は、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の硬さ試験機において、
前記押圧手段は、前記圧子軸の軸方向に対して垂直な軸（例えば、回動軸５１）を中心として回動可能に軸支され、回動することによりその端部（例えば、他端部５０ｂ）が前記圧子軸を押圧するレバー（例えば、制御レバー５０）を備え、
前記圧子軸の移動の際、前記レバーが回動し当該レバーの重心が移動したことに伴い前記圧子軸に作用するモーメント力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記第１のフォースモータと、第２のフォースモータとの少なくとも一方の駆動を制御する重心調整制御手段（７４）を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明によれば、請求項４に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、圧子軸の軸方向に対して垂直な軸を中心として回動可能に軸支されるレバーが回動されることにより、そのレバーの端部が圧子軸に対し押圧力を付与し、圧子軸をその軸方向へ移動させて圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する。その際に、重心調整制御手段が第１のフォースモータと、第２のフォースモータとの少なくとも一方の駆動を調整することで、レバーが回動して、そのレバーの重心が移動したことに伴い圧子軸に作用するモーメント力を打ち消す制御を行う。
つまり、硬さ試験機において、押圧部材のレバーが回動して傾き、そのレバーの重心が移動したことに基づくバランス変化量が圧子軸に作用するモーメント力として加わる場合に、そのモーメント力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、重心調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
【００２９】
具体的には、例えば、硬さ試験機の押圧部材のレバーが傾き、その重心が圧子軸側へ移動したことによるモーメント力が、圧子軸に作用する場合において、そのモーメント力に伴い圧子軸が圧子を介して試料に力を付与してしまう場合には、そのモーメント力分の負荷を減らすように、重心調整制御手段は、フォースモータが行う圧子軸の移動動作を調整制御する。
【００３０】
よって、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータ（第１のフォースモータ、第２のフォースモータ）の動作を制御することにより、硬さ試験機の押圧部材のレバーが回動して傾き、その重心が移動したことに基づくモーメント力が、圧子軸に作用する場合であっても、そのモーメント力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１から図６に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図２は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図１、図２に示されるように、硬さ試験機１０００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２と、試験機本体１０１に設けられて圧子軸２の上端側と下端側をそれぞれ弾性的に支持する弾性支持部材としての支持ばね３，３と、圧子軸２をその軸方向に移動させることにより、圧子軸２にその軸方向の所定の力を負荷するフォースモータ１０と、圧子軸２の変位量を検出する圧子軸変位検出部２０と、圧子軸２に作用する振動を検出する外力検出手段としての振動検出部６０と、上記各構成の動作制御を行う制御部７０とを備えている。
【００３２】
圧子１は、例えばビッカース、ヌープ圧子、ブリネル、ロックウェル等の、くぼみ形成による硬さ試験に用いられる圧子である。
【００３３】
支持ばね３，３は、一端が試験機本体１０１に固定され、試験機本体１０１から略水平方向に延出するように設けられた板ばねであり、その他端がそれぞれ圧子軸２の上端側と下端側に接続されて、圧子軸２を試料台１２０に対して垂直に弾性的に支持している。そして支持ばね３は、後述するフォースモータ１０等によって圧子軸２が上下方向に移動される際に、圧子軸２が試料台１２０に対して垂直な姿勢を保つように撓み、変形する。
【００３４】
フォースモータ１０は、磁気回路構成部１２と、圧子軸２側に設けられた駆動コイル部１３とにより構成されている。フォースモータ１０は、磁気回路構成部１２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部１３に流れる電流との電磁誘導により力を発生する。フォースモータ１０は、その力を駆動力として用い、圧子軸２をその軸方向に移動させて、圧子軸２に備えられた圧子１を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
つまり、フォースモータ１０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて試料Ｓに様々な試験力を負荷することができる。そして、フォースモータ１０は、駆動コイル部１３に流す電流量を無段階に調整することにより、無段階の駆動力を出力し、試料Ｓに無段階の試験力を負荷することができる。
このフォースモータ１０の駆動コイル部１３へ供給される電流は、後述する制御部７０により制御されている。そして、所定の試験力に応じて予め定められた電流量（や電流の向き）に基づき、フォースモータ１０は駆動力を発生し、圧子軸２を移動させて試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
【００３５】
圧子軸変位検出部２０は、例えば、所定の間隔の目盛が刻まれて、圧子軸２に備えられたスケール２１と、そのスケール２１の目盛を光学的に読み取るリニアエンコーダ２２とからなり、圧子軸２が試料Ｓにくぼみを形成する際に移動した変位量（例えば、試料Ｓに圧子１が押し込まれた侵入量）を検出し、その検出した変位量に基づく圧子軸変位信号を制御部７０に出力する。
【００３６】
振動検出部６０は、硬さ試験機１０００の外部から圧子軸２に作用する外力としての振動を検出するとともに、その検出した振動に基づく振動検出信号を制御部７０に出力する。
【００３７】
制御部７０は、各種演算処理を行うＣＰＵ７ａと、制御、判断等各種処理用の各種プログラムや各種データが記憶、格納されたＲＯＭ７ｂと、各種処理におけるワークメモリとして使用されるＲＡＭ７ｃとで概略構成されている。そして、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。
そして、制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
また、制御部７０は、試料Ｓに形成されたくぼみに基づくデータやくぼみ形成時の試験力と、予め設定された硬さ試験に対応する硬さ算出式とに基づき試料Ｓの硬さの算出する制御を行う。
【００３８】
また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３等を備えており、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させるための調整制御を行う。
【００３９】
制御部７０の自重調整制御手段７１は、制御部７０のＲＯＭ７ｂに記憶された圧子軸２（及び圧子１）の自重量（質量、重量）データに基づき、圧子軸２（及び圧子１）が、その自重に基づき試料Ｓに付与する荷重力分、圧子軸２に作用する力を減らすように、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整する自重調整制御を行う。
つまり、自重調整制御手段７１は、予め設定された圧子軸２（及び圧子１）の自重量データや処理プログラムに基づき、駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、圧子軸２に作用する圧子軸２の自重に基づく荷重力を打ち消すように調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４０】
制御部７０の外力調整制御手段としての振動調整制御手段７２は、振動検出部６０が検出した振動に基づく振動検出信号に対応し、外部からの振動（外力）が圧子軸２に作用する影響を打ち消すように、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整する振動調整制御を行う。
つまり、振動調整制御手段７２は、振動検出部６０が検出した振動（振動検出信号）と、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された条件（プログラム）に基づき、その振動により圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに力を付与してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を減らすように駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、また試料Ｓに付与する力を打ち消してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように駆動コイル部１３に流す電流量を調整する。このように、振動調整制御手段７２は、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４１】
制御部７０の反発力調整制御手段７３は、圧子軸変位検出部２０が検出した、圧子軸２が移動したことに基づく圧子軸変位信号に対応して、圧子軸２が試料Ｓ（試料台１２０）方向に移動する際、その姿勢を保持するために撓んだ支持ばね３により、その移動方向と逆向きに作用する支持ばね３の反発力を打ち消す反発力調整制御を行う。
つまり、反発力調整制御手段７３は、圧子軸変位検出部２０が検出した圧子軸変位信号に基づく圧子軸２の変位量と、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された条件（プログラム）に基づき、支持ばね３が撓み、変形した際に発生する反発力を打ち消すため、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように、駆動コイル部１３に流す電流量を調整し、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００４２】
このように制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を調整する。そして、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００４３】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機１０００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）をあわせて行う。
【００４４】
フォースモータ１０は、その駆動力に基づき圧子軸２をその軸方向下方に配置された試料Ｓに向け移動させる。そして、荷重軸２に備えられた圧子１を介して試料Ｓに所定の力（試験力）を負荷してくぼみを形成する。
そして、硬さ試験機１０００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００４５】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機１０００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ１０を使用しているので、フォースモータ１０（の駆動コイル部１３）に供給する電流量を無段階に調整することにより、圧子軸２は圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を付与するように移動される。よって、硬さ試験機１０００は、フォースモータ１０の出力範囲において、所望する任意の試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１０００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００４６】
また、硬さ試験機１０００の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０（駆動コイル部１３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１０００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明にかかる硬さ試験機の第２の実施の形態を、図３、図４に基づき説明する。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図３は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図４は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図３に示されるように、硬さ試験機１００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２を有する圧子軸ユニット１１０と、圧子軸２に所定の押圧力を付与するための押圧力付与機構部１３０とにより構成されている。
【００４８】
圧子軸ユニット１１０は、試料台１２０の上方に備えられており、試験機本体１０１に設けられた弾性支持部材としての支持ばね３，３と、支持ばね３，３にそれぞれ上端側と下端側が弾性的に支持される圧子軸２と、圧子軸２をその軸方向に移動させることにより、圧子軸２にその軸方向の所定の力を負荷する第１のフォースモータとしてのフォースモータ１０と、圧子軸２の変位量を検出する圧子軸変位検出部２０等により構成されている。
【００４９】
フォースモータ１０は、フォースモータ１０の駆動コイル部１３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて試料Ｓに様々な試験力（所定の試験力、第１の試験力の範囲内の力）を負荷することができる。
【００５０】
押圧力付与機構部１３０は、圧子軸ユニット１１０の上方に備えられた第２のフォースモータとしてのフォースモータ３０と、フォースモータ３０の荷重軸３１を、試験機本体１０１に弾性的に支持する支持ばね４，４等により構成されている。
【００５１】
支持ばね４，４は、一端が試験機本体１０１に固定され、試験機本体１０１から略水平方向に延出するように設けられた板ばねであり、その他端がそれぞれ後述するフォースモータ３０の荷重軸３１の上端側と下端側に接続されて、荷重軸３１を、圧子軸２と同軸上に、試料台１２０に対して垂直に支持している。そして支持ばね４は、後述するフォースモータ３０によって荷重軸３１が上下方向に移動される際に、荷重軸３１が試料台１２０に対して垂直な姿勢を保つように撓む。
【００５２】
フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２と、押圧手段としての荷重軸３１側に設けられた駆動コイル部３３とにより構成されている。フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部３３に流れる電流との電磁誘導により力を発生する。フォースモータ３０は、その力を駆動力として用い、荷重軸３１をその軸方向に移動させて、圧子軸２に対し押圧力を付与することにより、圧子軸２をその軸方向に移動させる。そして、圧子軸２を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。
つまり、フォースモータ３０は、フォースモータ３０の駆動コイル部３３に供給される電流量に応じて、任意の駆動力を発生し、その駆動力に基づき圧子軸２を移動させて飼料Ｓに様々な試験力（第２の試験力の範囲内の力）を負荷することができる。そして、フォースモータ３０は、駆動コイル部３３に流す電流量を無段階に調整することにより、無段階の駆動力を出力し、試料Ｓに無段階の力（第２の試験力）を負荷することができる。
このフォースモータ３０の駆動コイル部３３へ供給される電流は、制御部７０により制御されている。そして、所定の試験力に応じて予め定められた電流量（や電流の向き）に基づき、フォースモータ３０は駆動力を発生し、圧子軸２を移動させて試料Ｓに所定の試験力を負荷する。
【００５３】
このような硬さ試験機１００は、図４に示されるように制御部７０を備えており、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、フォースモータ３０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３等を備えている。
【００５４】
そして、制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、フォースモータ３０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
【００５５】
また、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）は、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００５６】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機１００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、３０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３）をあわせて行う。
【００５７】
フォースモータ１０は、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第１の試験力）を負荷する。
また、フォースモータ３０は、荷重軸３１をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸３１の下端部３１ａが圧子軸２の上端部２ａを押し下げ、圧子軸２をその軸方向下方に移動させるように圧子軸２に対し押圧力を付与する。そして、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。
このように、硬さ試験機１００は、フォースモータ１０により試料Ｓに負荷する所定の力（第１の試験力）と、フォースモータ３０により試料Ｓに負荷する所定の力（第２の試験力）とを合わせた力である試験力によりくぼみを形成させる。
そして、硬さ試験機１００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７０ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００５８】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機１００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ（１０、３０）を使用しているので、フォースモータ（の駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を無段階に調整することにより、圧子軸２は圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を付与するように移動される。よって、硬さ試験機１００は、フォースモータの出力範囲において、所望する任意の試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００５９】
また、硬さ試験機１００の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０、３０（駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０、３０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００６０】
なお、硬さ試験機１００において、所定の試験力による硬さ試験を行うように、２つのフォースモータ（フォースモータ１０、フォースモータ３０）がそれぞれ試験力の出力制御と調整制御とをともに行うようにしてもよく、また、一方のフォースモータ（例えば、フォースモータ３０）が所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させる試験力の出力制御を行い、もう一方のフォースモータ（例えば、フォースモータ１０）がその試験力を負荷する際の妨げになる圧子軸２に作用する力を打ち消すための調整制御を行うようにしてもよい。
【００６１】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明にかかる硬さ試験機の第３の実施の形態を、図５、図６に基づき説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
図５は、本実施形態である硬さ試験機の概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。図６は、同硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
図５に示されるように、硬さ試験機２００は、試料台１２０に載置された試料Ｓにくぼみを形成するための圧子１が先端部に設けられた圧子軸２を有する圧子軸ユニット１１０と、圧子軸２に所定の押圧力を付与するための押圧力付与機構部２３０とにより構成されている。
【００６２】
押圧力付与機構部２３０は、圧子軸ユニット１１０の上方に備えられた押圧手段のレバーとしての制御レバー５０と、制御レバー５０に作用力を付与する第２のフォースモータとしてのフォースモータ３０等により構成されている。
【００６３】
制御レバー５０は、略中央部が回動軸５１によって試験機本体（図示略）に回動自在に軸支されている。制御レバー５０の一端部５０ａには、フォースモータ３０が取り付けられている。また、制御レバー５０の他端部５０ｂは、回動軸５１から圧子軸ユニット１１０の上方に延びて圧子軸２の上部に位置しており、その他端部５０ｂには圧子軸ユニット１１０の圧子軸２の上端部２ａを押し下げるための押圧部５２が備えられている。
【００６４】
フォースモータ３０は、磁気回路構成部３２において、磁石がギャップにつくる磁界と、ギャップの中に設置された駆動コイル部３３に流れる電流との電磁誘導により発生する力を駆動力として用い、その駆動力により荷重軸３１をその軸方向に移動させて、制御レバー５０の一端部５０ａに対し作用力を付与し、制御レバー５０を回動させる。そして、フォースモータ３０は、制御レバー５０の他端部５０ｂを下方に傾け、他端部５０ｂに備えられた押圧部５２により圧子軸２をその軸方向に押し下げる。
【００６５】
このような硬さ試験機１００は、図６に示されるように制御部７０を備えており、制御部７０は、システムバス及び駆動回路等を介して、フォースモータ１０、フォースモータ３０、圧子軸変位検出部２０、振動検出部６０等に接続されている。また、制御部７０は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに記憶された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現される、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４等を備えている。
【００６６】
制御部７０の重心調整制御手段７４は、制御部７０のＲＯＭ７ｂに記憶された制御レバー５０の移動量（傾き量）データに基づき、制御レバー５０の重心が移動したことによって、圧子軸２に作用する制御レバー５０の自重に基づく影響（力）を打ち消すように、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整する重心調整制御を行う。
つまり、重心調整制御手段７４は、予め設定された制御レバー５０の傾き条件（移動量、傾き量）に基づき、制御レバー５０が移動し傾いたことにより制御レバー５０の重心がずれて、圧子軸２にモーメント力を付与してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を減らすように駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整し、また圧子軸２に付与するモーメント力を打ち消してしまう場合には、圧子軸２が圧子１を介して試料Ｓに負荷する力を増やすように駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整する。このように、重心調整制御手段７４は、圧子軸２の移動を調整することにより、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用させる調整制御を行う。
【００６７】
このような制御部７０は、図示しない操作部において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸２の動作条件）に基づき、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、フォースモータ３０を駆動させることで圧子軸２を移動させて、試料Ｓに所定の試験力を負荷するための動作制御を行う。
【００６８】
また、制御部７０（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４）は、フォースモータ１０、フォースモータ３０の駆動コイル部１３、３３に流す電流量を調整することにより、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、圧子軸２の移動を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整する。
【００６９】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機２００の動作について説明する。
例えば、まず、操作部（図示略）において硬さ試験を行うための操作が行われたことに基づく試験動作信号が制御部７０に入力されると、制御部７０は、フォースモータ１０、３０の駆動コイル部１３、３３に、所定の試験力に応じた電流を供給し、フォースモータ１０、３０が駆動力を発生するように動作させる。なお、この際、制御部７０は、試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように前述のような調整制御（自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４）をあわせて行う。
【００７０】
フォースモータ１０は、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって、荷重軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第１の試験力）を負荷する。
また、フォースモータ３０は、荷重軸３１をその軸方向に移動させることによって、制御レバー５０の一端部５０ａを上方に移動させるように、制御レバー５０を回動させる。そして、制御レバー５０の他端部５０ｂを下方に移動させることにより、その他端部５０ｂに備えられた押圧部５２が圧子軸２の上端部２ａを押し下げ、荷重軸２を移動させる。そして、圧子軸２の圧子１を介して試料Ｓに所定の力（第２の試験力）を負荷する。つまり、フォースモータ３０は、制御レバー５０を介して圧子軸２に対し押圧力を付与し、圧子軸２をその軸方向下方に移動させることによって荷重軸２の圧子１を試料Ｓに負荷させる。
このように、硬さ試験機２００は、フォースモータ１０により試料Ｓに負荷する所定の力（第１の試験力）と、フォースモータ３０により試料Ｓに負荷する所定の力（第２の試験力）とを合わせた力である試験力によりくぼみを形成させる。
そして、硬さ試験機２００は、そのくぼみの形状（大きさ（所定位置間の長さ）、深さ）とその試験力に基づき、予め制御部７０のＲＯＭ７０ｂに設定、記憶された硬さ試験に対応する硬さ算出式により、試料Ｓの硬さの算出を行う。
【００７１】
このように、本実施の形態にかかる硬さ試験機２００は、圧子軸２を駆動させるために、２つのフォースモータ（フォースモータ１０、フォースモータ３０）を使用することにより、フォースモータ１０に基づく駆動力と、フォースモータ３０に基づく駆動力とを合わせた力である試験力による硬さ試験を行うことができる。よって、硬さ試験機２００は、２つのフォースモータがそれぞれ出力する駆動力を組み合わせた試験力（駆動力）によって硬さ試験を行うことができるので、より広い範囲の様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
特に、フォースモータ３０が出力する駆動力は、回動軸５１を中心に回動する制御レバー５０を介して圧子軸２に伝達されるので、いわゆる「てこの原理」を利用し、小さな駆動力であってもより大きな試験力（押圧力）として圧子軸２に付与することができる。
【００７２】
このように本発明にかかる硬さ試験機１０００、１００、２００は、圧子軸２を駆動させるためにフォースモータ（１０、３０）を使用しているので、フォースモータ（の駆動コイル部）に供給する電流量を無段階に調整することにより、硬さ試験機は、圧子軸２の圧子１を介して試料Ｓに無段階の試験力を負荷することができる。よって、硬さ試験機１０００、１００、２００は、フォースモータの出力範囲において無段階に調整可能な試験力に基づき、所望する任意の試験力によって硬さ試験を行うことができる。つまり、硬さ試験機１０００、１００、２００は、様々な試験力による硬さ試験を行うことができる。
【００７３】
また、硬さ試験機の制御部７０は、自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４などの調整制御手段を備えているので、圧子軸２に作用する外力などを打ち消すように、制御部７０がフォースモータ１０、３０（駆動コイル部１３、３３）に供給する電流量を調整することで、フォースモータ１０、３０が出力する駆動力を調整し、圧子軸２（圧子１）が試料Ｓに対して実質の試験力のみ作用するように調整制御することができる。よって、硬さ試験機１０００、１００、２００は、より正確な試験力に基づく硬さ試験を行うことを可能にすることができる。
【００７４】
なお、以上の実施の形態においては、フォースモータを用いて圧子軸２を移動させる構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォースモータは荷重負荷機構部として、圧子軸２を移動させることにより試料Ｓに無段階の荷重、試験力を負荷、作用させることが調整可能であればよい。
【００７５】
なお、上記自重調整制御手段７１、振動調整制御手段７２、反発力調整制御手段７３、重心調整制御手段７４は、ＣＰＵ７ａと、ＲＯＭ７ｂに格納された各処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理によって実現されるとしたが、各処理プログラムの機能をＣＰＵ７ａの制御下において動作する専用ハードウエアにより実現する構成としてもよい。
【００７６】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、硬さ試験機は、その外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合に、その外力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、外力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の外部から圧子軸に作用する外力が加わる場合であっても、その外力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００７８】
請求項２記載の発明によれば、硬さ試験機は、圧子軸が有するその自重自体が圧子軸に作用する荷重力として加わる場合に、その荷重力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、自重調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機の圧子軸の自重に基づく荷重力が、圧子軸に作用する場合であっても、その荷重力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００７９】
請求項３記載の発明によれば、硬さ試験機は、圧子軸が軸方向に移動することに伴い弾性的に変形する弾性支持部材が、その変形をもとに戻そうとすることに伴う回復作用力が圧子軸に作用する反発力として加わる場合に、その反発力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、反発力調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータの動作を制御することにより、硬さ試験機において圧子軸を弾性的に支持する弾性支持部材が変形したことによる反発力が、圧子軸に作用する場合であっても、その反発力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００８０】
請求項４記載の発明によれば、硬さ試験機は、第１のフォースモータと第２のフォースモータとが、それぞれ圧子軸に対して負荷する力をあわせた力（試験力）によって硬さ試験を行うことができる。よって、硬さ試験機は、その２つのフォースモータが出力するそれぞれの試験力（荷重力、駆動力）を組み合わせることによる、様々な力（試験力）で硬さ試験を行うことができる。
また、硬さ試験機において、一方のフォースモータが所定の試験力を出力するように荷重軸を移動させ、もう一方のフォースモータがその試験力の作用を妨げる作用力を打ち消すように荷重軸の移動、駆動を行うように調整制御されることにより、硬さ試験機は、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【００８１】
請求項５記載の発明によれば、硬さ試験機は、押圧部材のレバーが回動して傾き、そのレバーの重心が移動したことに基づくバランス変化量が圧子軸に作用するモーメント力として加わる場合に、そのモーメント力が圧子軸の移動動作に与えてしまう影響を打ち消すように、重心調整制御手段がフォースモータの駆動を制御する。そして、フォースモータは、圧子が所定の試験力を試料に負荷するように圧子軸をその軸方向に移動させる。
つまり、硬さ試験機は、圧子軸を移動させるフォースモータ（第１のフォースモータ、第２のフォースモータ）の動作を制御することにより、硬さ試験機の押圧部材のレバーが回動して傾き、その重心が移動したことに基づくモーメント力が、圧子軸に作用する場合であっても、そのモーメント力を打ち消すことで、圧子を介して試料に所定の試験力を負荷することができる。従って、硬さ試験機は、より正確な試験力での硬さ試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる硬さ試験機の第１の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる硬さ試験機の第２の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明にかかる硬さ試験機の第３の実施の形態における概略構成を側方から一部断面視した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態における硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図７】従来の硬さ試験機の要部概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 圧子
２ 圧子軸
１０ フォースモータ（第１のフォースモータ）
２０ 圧子軸変位検出部
２２ リニアエンコーダ
３０ フォースモータ（第２のフォースモータ）
３１ 荷重軸（押圧手段）
５０ 制御レバー（押圧手段、レバー）
５０ａ 一端部
５０ｂ 他端部（端部）
５１ 回動軸（軸）
６０ 振動検出部（外力検出手段）
７０ 制御部
７１ 自重調整制御手段
７２ 振動調整制御手段
７３ 反発力調整制御手段
７４ 重心調整制御手段
７ａ ＣＰＵ
７ｂ ＲＯＭ
７ｃ ＲＡＭ
１１０ 圧子軸ユニット
１３０、２３０ 押圧力付与機構部
１０００、１００、２００ 硬さ試験機
Ｓ 試料
Claims (5)
- 先端部に圧子を有する圧子軸と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷するフォースモータを備える硬さ試験機であって、
前記圧子軸の移動の際、当該硬さ試験機の外部から前記圧子軸に作用する外力を検出する外力検出手段と、
前記外力検出手段により検出された外力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する外力調整制御手段を有することを特徴とする硬さ試験機。 - 先端部に圧子を有する圧子軸と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷するフォースモータを備える硬さ試験機であって、
前記圧子軸の移動の際、前記圧子軸の自重に基づき当該圧子軸に作用する荷重力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する自重調整制御手段を有することを特徴とする硬さ試験機。 - 先端部に圧子を有する圧子軸と、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷するフォースモータを備える硬さ試験機であって、
前記圧子軸を当該硬さ試験機の本体部に弾性的に支持する弾性支持部材と、
前記圧子軸の移動の際、前記弾性支持部材が変形することに伴い前記圧子軸に作用する反発力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記フォースモータの駆動を制御する反発力調整制御手段を有することを特徴とする硬さ試験機。 - 前記圧子軸をその軸方向に押圧する押圧手段を備え、
前記フォースモータは、
前記圧子軸をその軸方向に移動させて前記圧子を介して試料に第１の試験力の範囲内の力を負荷する第１のフォースモータと、
前記押圧手段により前記圧子軸をその軸方向に押圧することによって移動させて前記圧子を介して試料に第２の試験力の範囲内の力を負荷する第２のフォースモータと、
により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の硬さ試験機。 - 前記押圧手段は、前記圧子軸の軸方向に対して垂直な軸を中心として回動可能に軸支され、回動することによりその端部が前記圧子軸を押圧するレバーを備え、
前記圧子軸の移動の際、前記レバーが回動し当該レバーの重心が移動したことに伴い前記圧子軸に作用するモーメント力を打ち消すことにより前記所定の試験力が試料に負荷されるように、前記第１のフォースモータと、第２のフォースモータとの少なくとも一方の駆動を制御する重心調整制御手段を有することを特徴とする請求項４に記載の硬さ試験機。
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