JP2005069819A - Hardness testing machine - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a hardness tester for forming a dent on a sample surface and measuring the hardness of the sample.
従来、硬さ試験機として、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評価、測定する硬さ試験機が知られている(例えば、特許文献1など)。
特許文献1に記載された硬さ試験機は、先端部に圧子を有する圧子支持棒と、圧子支持棒を運動可能に支持する支持機構と、圧子支持棒をその軸方向に駆動させるアクチュエータ等を備えている。
支持機構は、圧子支持棒の上部及び下部を支持する2枚のE字型の板バネから構成されている。これら板バネは、上下2枚、圧子支持棒の軸上に平行かつ同方向に配置されており、各板バネにおける両側端部バネ片の開放端が固定フレームに固定され、中央部バネ片の開放端が圧子を支持した圧子支持棒に固定されている。
Conventionally, as a hardness tester, there is known a hardness tester that evaluates and measures the hardness of a sample based on applying a load to the sample surface and forming a dent (for example, Patent Document 1). .
The hardness tester described in Patent Document 1 includes an indenter support bar having an indenter at the tip, a support mechanism that supports the indenter support bar in a movable manner, an actuator that drives the indenter support bar in the axial direction, and the like. I have.
The support mechanism is composed of two E-shaped leaf springs that support the upper and lower portions of the indenter support rod. These plate springs are arranged in two parallel upper and lower directions on the axis of the indenter support rod, and the open ends of both side end spring pieces of each plate spring are fixed to the fixed frame, and the center spring piece The open end is fixed to an indenter support rod that supports the indenter.
そして、圧子支持棒に軸方向に力を加えたときには、側部バネ片及び中央部バネ片が変形する。この変形とともに、平行に配置された2つの板バネの側部バネ片及び中央部バネ片における円運動がそれぞれ打ち消しあい、圧子支持棒が直進運動できるので、圧子は試料面に対して常に同じ向きを保持して、直進運動のみをすることとなる。
しかしながら、上記構成の支持機構では、圧子支持棒の移動速度を速くした場合に、圧子支持棒にアクチュエータから作用する力により圧子支持棒がその固有振動数で振動して圧子が試料に衝撃的に当たってしまい、測定誤差を生じてしまうという問題点があった。
さらに、圧子支持棒が外乱により振動した場合には、圧子支持棒がその固有振動数で上下方向に振動してしまい、その結果、荷重負荷中に圧子が試料にその外乱振動による影響分だけ荷重負荷力が変動するので、特に薄膜等の微小硬さ試験において測定誤差を生じるという問題点があった。
また、圧子支持棒に力を加えたときに、上下2枚の板バネがそれぞれ独立に運動するため、圧子支持棒がその軸方向に対し垂直方向に僅かにずれ、圧子により形成されるくぼみが歪んでしまい、測定誤差が生じてしまう不具合があった。
However, in the support mechanism configured as described above, when the moving speed of the indenter support rod is increased, the indenter support rod vibrates at its natural frequency due to the force acting on the indenter support rod from the actuator, and the indenter strikes the sample impactively. Therefore, there is a problem that a measurement error occurs.
Furthermore, when the indenter support bar vibrates due to disturbance, the indenter support bar vibrates in the vertical direction at its natural frequency, and as a result, the indenter is loaded on the sample by the influence of the disturbance vibration during loading. Since the load force fluctuates, there is a problem that a measurement error occurs particularly in a microhardness test of a thin film or the like.
Also, when a force is applied to the indenter support rod, the upper and lower two leaf springs move independently from each other, so that the indenter support rod is slightly displaced in the direction perpendicular to the axial direction, and a depression formed by the indenter is generated. There is a problem that the measurement error occurs due to distortion.
そこで、本発明の課題は、圧子の移動速度や外乱振動の影響による測定誤差を低減して、より精度の高い硬さ試験を行うことのできる硬さ試験機を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a hardness tester capable of reducing the measurement error due to the influence of the moving speed of the indenter and the disturbance vibration and performing a more accurate hardness test.
上記課題を解決するために、例えば、図4、図5に示すように、
請求項1記載の発明は、
先端部に圧子(3)を有する圧子軸(4)と、
前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する支持部(例えば、折り返しばね5)と、
前記圧子軸に対し、軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部(6)と、を備え、
前記支持部は、
前記圧子軸に一端部が固定された第1の弾性部(例えば、中板ばね部53)と、
当該硬さ試験機の試験機本体(2)に一端部が固定された第2の弾性部(例えば、外板ばね部54)と、
前記第1の弾性部の他端部と、前記第2の弾性部の他端部とを接続する接続部(例えば、ばね端部55)と、備え、
前記荷重負荷機構部が前記圧子軸に所定の力を負荷したことにより、前記第1の弾性部が前記圧子軸の軸方向に撓むことに伴う、前記圧子軸のその軸方向に対して垂直な方向への移動を打ち消すように、前記第2の弾性部が撓むように構成される硬さ試験機(1)であって、
前記圧子軸の振動を減衰させる減衰手段(例えば、ダンピングコイル64等)を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, for example, as shown in FIGS.
The invention described in claim 1
An indenter shaft (4) having an indenter (3) at the tip;
A support portion (for example, a folding spring 5) that supports the indenter shaft so as to be movable in the axial direction;
A load-loading mechanism (6) for applying a predetermined axial force to the indenter shaft,
The support part is
A first elastic portion (for example, a middle leaf spring portion 53) having one end fixed to the indenter shaft;
A second elastic part (for example, an outer leaf spring part 54) having one end fixed to the testing machine main body (2) of the hardness testing machine;
A connection portion (for example, a spring end portion 55) that connects the other end portion of the first elastic portion and the other end portion of the second elastic portion;
When the load loading mechanism portion applies a predetermined force to the indenter shaft, the first elastic portion is perpendicular to the axial direction of the indenter shaft as the first elastic portion bends in the axial direction of the indenter shaft. A hardness tester (1) configured such that the second elastic portion bends so as to cancel movement in any direction,
Attenuating means for attenuating vibration of the indenter shaft (for example, a damping coil 64) is provided.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の硬さ試験機において、
前記荷重負荷機構部は、
磁界を形成する磁界形成部(61)と、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置され、駆動電流が供給される駆動コイル(62)と、
前記駆動コイルに駆動電流を供給する電源(図示略)と、
前記電源によって駆動電流が供給された前記駆動コイルに生じる駆動力により前記圧子軸を押圧する押圧部(例えば、コイルボビン63)と、を備え、
前記減衰手段は、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置されるダンピングコイル(64)を備えることを特徴とする。
The invention according to
The load loading mechanism is
A magnetic field forming part (61) for forming a magnetic field;
A drive coil (62) disposed in a magnetic field formed by the magnetic field forming unit and supplied with a drive current;
A power supply (not shown) for supplying a drive current to the drive coil;
A pressing portion (for example, a coil bobbin 63) that presses the indenter shaft by a driving force generated in the driving coil to which a driving current is supplied by the power source,
The attenuation means is
A damping coil (64) disposed in the magnetic field formed by the magnetic field forming unit is provided.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の硬さ試験機において、
前記減衰手段は、前記ダンピングコイルに接続される可変抵抗器(65)を備えることを特徴とする。
The invention according to
The attenuation means includes a variable resistor (65) connected to the damping coil.
請求項4記載の発明は、請求項1記載の硬さ試験機において、
前記荷重負荷機構部は、
磁界を形成する磁界形成部(61)と、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置され、駆動電流が供給される駆動コイル(62)と、
前記駆動コイルに駆動電流を供給する電源(図示略)と、
前記電源によって駆動電流を供給された前記駆動コイルに生じる駆動力により前記圧子軸を押圧する押圧部(例えば、コイルボビン63)と、を備え、
前記減衰手段は、
導体で形成され、前記駆動コイルが巻回されるコイルボビン(63)を備えることを特徴とする。
The invention according to
The load loading mechanism is
A magnetic field forming part (61) for forming a magnetic field;
A drive coil (62) disposed in a magnetic field formed by the magnetic field forming unit and supplied with a drive current;
A power supply (not shown) for supplying a drive current to the drive coil;
A pressing portion (for example, a coil bobbin 63) that presses the indenter shaft by a driving force generated in the driving coil supplied with a driving current by the power source,
The attenuation means is
A coil bobbin (63) formed of a conductor and around which the drive coil is wound is provided.
請求項5記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記圧子軸の軸方向に前記支持部を複数備え、
隣り合う二つの前記支持部の前記接続部同士は連結部(52)によって連結されていることを特徴とする。
Invention of
A plurality of the support portions are provided in the axial direction of the indenter shaft,
The connection parts of two adjacent support parts are connected by a connection part (52).
請求項6記載の発明は、請求項5記載の硬さ試験機において、
前記連結部の振動を減衰する連結部減衰手段を備えることを特徴とする。
The invention according to
A connecting portion attenuating means for attenuating the vibration of the connecting portion is provided.
請求項7記載の発明は、
先端部に圧子(3)を有する圧子軸(4)と、
前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する支持部(例えば、折り返しばね5)と、
前記圧子軸に対し、軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部(6)と、を備え、
前記支持部は、
前記圧子軸に一端部が固定された第1の弾性部(例えば、中板ばね部53)と、
当該硬さ試験機の試験機本体(2)に一端部が固定された第2の弾性部(例えば、外板ばね部54)と、
前記第1の弾性部の他端部と、前記第2の弾性部の他端部とを接続する接続部(例えば、ばね端部55)と、備え、
前記荷重負荷機構部が前記圧子軸に所定の力を負荷したことにより、前記第1の弾性部が前記圧子軸の軸方向に撓むことに伴う、前記圧子軸のその軸方向に対して垂直な方向への移動を打ち消すように、前記第2の弾性部が撓むように構成される硬さ試験機(1)であって、
前記圧子軸の軸方向に前記支持部を複数備え、
隣り合う二つの前記支持部の前記接続部同士は連結部(52)によって連結され、
前記連結部の振動を減衰する連結部減衰手段(例えば、連結部ダンピングコイル90)と、を備えることを特徴とする。
The invention described in
An indenter shaft (4) having an indenter (3) at the tip;
A support portion (for example, a folding spring 5) that supports the indenter shaft so as to be movable in the axial direction;
A load-loading mechanism (6) for applying a predetermined axial force to the indenter shaft,
The support part is
A first elastic portion (for example, a middle leaf spring portion 53) having one end fixed to the indenter shaft;
A second elastic part (for example, an outer leaf spring part 54) having one end fixed to the testing machine main body (2) of the hardness testing machine;
A connection portion (for example, a spring end portion 55) that connects the other end portion of the first elastic portion and the other end portion of the second elastic portion;
When the load loading mechanism portion applies a predetermined force to the indenter shaft, the first elastic portion is perpendicular to the axial direction of the indenter shaft as the first elastic portion bends in the axial direction of the indenter shaft. A hardness tester (1) configured such that the second elastic portion bends so as to cancel movement in any direction,
A plurality of the support portions are provided in the axial direction of the indenter shaft,
The connecting portions of two adjacent support portions are connected by a connecting portion (52),
It is provided with the connection part attenuation | damping means (for example, connection part damping coil 90) which attenuates the vibration of the said connection part, It is characterized by the above-mentioned.
請求項8記載の発明は、請求項5又は6に記載の硬さ試験機において、
前記連結部減衰手段は、
前記連結部に設けられる連結部ダンピングコイル(90)と、
磁界を形成する連結部磁界形成部(8)と、を備え、
前記連結部磁界形成部により形成された磁界内に、前記連結部の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。
The invention according to
The connecting portion attenuating means is
A connecting portion damping coil (90) provided in the connecting portion;
A coupling part magnetic field forming part (8) for forming a magnetic field,
At least a part of the connecting portion is disposed in the magnetic field formed by the connecting portion magnetic field forming portion.
請求項9記載の発明は、請求項8記載の硬さ試験機において、
前記連結部減衰手段は、前記連結部ダンピングコイルに接続される連結部可変抵抗器(91)を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the hardness tester according to
The coupling part attenuating means includes a coupling part variable resistor (91) connected to the coupling part damping coil.
請求項10記載の発明は、請求項6又は7に記載の硬さ試験機において、
前記連結部は、非磁性導体により形成され、
前記連結部減衰手段は、
磁界を形成する連結部磁界形成部(8)を備え、
前記連結部磁界形成部により形成された磁界内に、前記連結部の少なくとも一部が配置されることを特徴とする。
The invention described in claim 10 is the hardness tester according to
The connecting portion is formed of a nonmagnetic conductor,
The connecting portion attenuating means is
A connecting part magnetic field forming part (8) for forming a magnetic field;
At least a part of the connecting portion is disposed in the magnetic field formed by the connecting portion magnetic field forming portion.
請求項1記載の発明によれば、減衰手段により、圧子の移動速度や外乱振動の影響により生じる圧子軸の振動を減衰させることができるので、測定誤差が低減されて、より精度の高い測定結果を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the vibration of the indenter shaft caused by the influence of the moving speed of the indenter and the disturbance vibration can be attenuated by the attenuating means, so that the measurement error is reduced and the measurement result is more accurate. Can be obtained.
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のは無論のこと、特に、圧子軸に外乱振動が作用して振動した場合に、磁界形成部により形成された磁界内に配置されたダンピングコイルに起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生することとなって、圧子軸の振動の減衰を好適に実施することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain the same effect as the first aspect of the invention. In particular, when a disturbance vibration acts on the indenter shaft and vibrates, it is formed by the magnetic field forming portion. A damping force is generated when an electromotive force is generated in a damping coil arranged in the generated magnetic field and a current flows, so that the vibration of the indenter shaft can be suitably attenuated.
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、ダンピングコイルに接続される可変抵抗器によりダンピングコイル内の抵抗値を変えることができるので、圧子軸の振動を減衰させる減衰力を調節することができる。 According to the third aspect of the present invention, the same effect as that of the first or second aspect of the invention can be obtained, and in particular, the resistance value in the damping coil is set by the variable resistor connected to the damping coil. Since it can be changed, the damping force that attenuates the vibration of the indenter shaft can be adjusted.
請求項4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のは無論のこと、特に、圧子軸に外乱振動が作用して振動した場合に、導体で形成され、駆動コイルが巻回されるコイルボビンに起電力が生じて電流が流れることにより、減衰力が発生することとなって、圧子軸の振動の減衰を好適且つ容易に実施することができる。
According to the invention of
請求項5記載の発明によれば、請求項1〜4の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、隣り合う二つの支持部の接続部同士は連結部によって連結されているので、各支持部が独立して運動してしまうことを防止できることとなって、圧子軸を軸方向により直線的に運動させることができる。
According to the invention described in
請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、連結部減衰手段により連結部の振動が減衰されるので、より減衰力を大きくすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the same effect as that of the fifth aspect of the invention can be obtained. Particularly, since the vibration of the connecting portion is attenuated by the connecting portion damping means, the damping force can be further increased. Can be bigger.
請求項7記載の発明によれば、隣り合う二つの支持部の接続部同士は連結部によって連結され、連結部減衰手段により連結部の振動が減衰されるので、硬さ試験時において、圧子の移動速度や外乱振動の影響により生じる圧子軸の振動を減衰させることができる。従って、測定誤差を低減して、より精度の高い測定結果を得ることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the connecting portions of the two adjacent support portions are connected by the connecting portion, and the vibration of the connecting portion is attenuated by the connecting portion damping means. The vibration of the indenter shaft caused by the movement speed and the influence of disturbance vibration can be attenuated. Therefore, it is possible to reduce the measurement error and obtain a more accurate measurement result.
請求項8記載の発明によれば、請求項6又は7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、圧子軸に外乱振動が作用して振動した場合に、連結部磁界形成部により形成された磁界内に配置された連結部ダンピングコイルに起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生することとなって、圧子軸の振動の減衰を好適に実施することができる。
According to the invention described in
請求項9記載の発明によれば、請求項8記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、連結部ダンピングコイルに接続される連結部可変抵抗器により、連結部ダンピングコイル内の抵抗値を変えることができるので、圧子軸の振動を減衰させる減衰力を調節することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to obtain the same effect as that of the eighth aspect of the invention. In particular, the connecting portion damping coil is connected by the connecting portion variable resistor connected to the connecting portion damping coil. Since the resistance value can be changed, the damping force that attenuates the vibration of the indenter shaft can be adjusted.
請求項10記載の発明によれば、請求項6又は7記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、連結部が非磁性導体により形成され、連結部減衰手段が磁界を形成する連結部磁界形成部を備え、当該連結部磁界形成部により形成された磁界内に、当該連結部が配置されるので、連結部に起電力が生じて連結部に電流が流れることにより減衰力が発生することとなって、圧子軸の振動の減衰を好適且つ容易に実施することができる。
According to the invention of claim 10, it is needless to say that the same effect as that of the invention of
以下、図を参照して実施形態としての硬さ試験機について説明する。図1は本発明に係る硬さ試験機の要部を示す側面図、図2は、図1の硬さ試験機のII−II線における平面か
ら見た要部を示す図である。
図1に示すように、硬さ試験機1は、圧子軸取り付け部21を有する試験機本体2と、先端部(下端側)に圧子3を備える圧子軸4と、試験機本体2の圧子軸取付け部21に圧子軸4をその軸方向に移動可能に弾性的に支持する支持部としての折り返しばね5と、圧子軸4に対してその軸方向に所定の力を負荷する荷重負荷機構部6と、試料Sを載置する載置面71を有する試料台7等を備えている。
Hereinafter, a hardness tester as an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing the main part of the hardness tester according to the present invention, and FIG.
As shown in FIG. 1, the hardness tester 1 includes a tester
折り返しばね5は、図2に示されるように、図中左方へ延出する第1の弾性部としての中板ばね部53と、その中板ばね部53の両側(図中、中板ばね部53の上下)で、一端部541を図中左方へ延出する第2の弾性部としての外板ばね部54、54とを有している。その中板ばね部53の他端部532と、外板ばね部54、54の他端部542、542とは、図中右側の接続部としてのばね端部55において一体的に接続されており、折り返しばね5は、平面視略E字状に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図1に示されるように、折り返しばね5における中板ばね部53は、その一端部531を、図中左下方向に向けるように傾斜し、また、折り返しばね5における外板ばね部54は、その一端部541を、図中左上方向に向けるように傾斜しており、折り返しばね5は、側面視略逆く字状に形成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the middle
上側の折り返しばね5(5a)は、中板ばね部53の一端部531が圧子軸4の上端部にボルトBにより固定されており、外板ばね部54の一端部541が、圧子軸取り付け部21の上面にボルトBにより固定されている。
下側の折り返しばね5(5b)は、中板ばね部53の一端部531が、圧子軸4の下端部と圧子3との間に固定されており、外板ばね部54の一端部541が、圧子軸取り付け部21の下面にボルトBにより固定されている。
In the upper folding spring 5 (5a), one
The lower folding spring 5 (5b) has one
そして、隣り合う2つの折り返しばね5は、連結部52によって連結されている。
連結部52は、アルミ、銅等の非磁性導体により形成されている。そして、図1に示されるように、側面視略コ字形状を有しており、連結部52の上端部52aに、上側の折り返しばね5(5a)のばね端部55がボルトBにより固定され、また、連結部52の下端部52bに、下側の折り返しばね5(5b)のばね端部55がボルトBにより固定されている。そして、連結部52は、上側の折り返しばね5(5a)と、下側の折り返しばね5(5b)とを接続している。
Two adjacent folding springs 5 are connected by a connecting
The connecting
なお、連結部52の上端部52a及び下端部52bに折り返しばね5(5a、5b)のばね端部55を固定することによって、中板ばね部53の他端部532と、外板ばね部54,54の他端部542,542とが同一の支点を有するように接続されている。
In addition, by fixing the
上述の構成の折り返しばね5によって、圧子軸4は、その軸方向を試料台7の載置面71に垂直に向けて試験機本体2(圧子軸取り付け部21)に取り付けられて、弾性的に支持されている。
なお、図1に示されるように、連結部52は、その上下方向が圧子軸4の軸方向と平行となるように配置されている。
By the
As shown in FIG. 1, the connecting
図3は、図1の硬さ試験機の外観斜視図、図4は、図1の硬さ試験機の荷重負荷機構部の内部及び連結部の内部を説明するための斜視図、図5は、荷重負荷機構部の側面断面図である。
連結部52は、図3に示すように、連結部52を挟み対向配置される2つの連結部磁界形成部8を備えている。連結部磁界形成部8は、例えば、永久磁石81と、永久磁石81の両端部に設けられた一対のヨーク82とから一体的に構成され、平面視略コ字状に形成されている。
3 is an external perspective view of the hardness tester of FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view for explaining the inside of the load-loading mechanism portion and the connection portion of the hardness tester of FIG. 1, and FIG. It is side surface sectional drawing of a load-loading mechanism part.
As shown in FIG. 3, the connecting
連結部磁界形成部8のヨーク82の開口側の一端部は、連結部側に折曲して連結部52と離間して配置されるとともに、他端部で永久磁石81を挟み支持固定している。従って、ヨーク82は永久磁石81の磁束を所定の方向に集中させるとともに極大化させて、磁界を形成する。即ち、連結部52の一部は磁界内に配置されることとなる。
なお、先述のように連結部52は非磁性導体により形成されているので、連結部磁界形成部8と磁路を形成しないようになっている。
One end portion on the opening side of the
As described above, since the connecting
さらに、図4に示すように、連結部52は、内部に巻回された連結部ダンピングコイル90と、連結部ダンピングコイル90と電気的に接続されている連結部可変抵抗器91とを備え、連結部磁界形成部8により形成される磁界内に連結部ダンピングコイル90が配置されるようになっている。従って、硬さ試験時において、圧子軸4が固有振動数での振動に伴って連結部52が振動すると、その振動の速度に比例して、磁界内に配置された連結部ダンピングコイル90に起電力が生じる。これにより、連結部ダンピングコイル90内に電流が流れることととなって、連結部52に連結部52の振動を減衰する減衰力が作用するようになっている。
また、連結部可変抵抗器91によって連結部ダンピングコイル90の抵抗値を変えることによって、減衰力の大きさを調節できるようになっている。
このように、連結部ダンピングコイル90、連結部可変抵抗器91は、連結部減衰手段として機能する。
Further, as shown in FIG. 4, the connecting
The magnitude of the damping force can be adjusted by changing the resistance value of the coupling
Thus, the connection
荷重負荷機構部6は、図5に示すように、磁界を形成する磁界形成部61と、磁界形成部61により形成された磁界内に配置される駆動コイル62と、駆動コイル62に駆動電流を供給する電源(図示省略)と、駆動コイル62が巻回され、上下方向に移動可能に設けられるコイルボビン63等を備えている。
As shown in FIG. 5, the load
磁界形成部61は、例えば、永久磁石により形成され、図4、図5に示すように、中心部に圧子軸4がその軸方向に移動可能に貫通されている。また、磁界形成部61の上面部には、駆動コイル62を収容するための溝aが形成されている。
The magnetic
コイルボビン63は、所定の幅の巻き枠を有しており、その巻き枠に駆動コイル62が巻回されている。このコイルボビン63は、上部で圧子軸4の上端部を嵌合するとともに、駆動コイル62の一部が磁界形成部61の溝a内に位置するように配置されている。従って、磁界内に配置されている駆動コイル62へ駆動電流が供給されると駆動力が発生する。この駆動力によって、駆動コイル62が巻回されているコイルボビン63が下方に移動することにより圧子軸4を押圧して、その軸方向へ移動させて、圧子軸4を介して試料Sに所定の試験力を負荷するようになっている。従って、コイルボビン63は、圧子軸4を押圧する押圧部として機能することとなる。
The
また、コイルボビン63は導体で形成され、駆動コイル62が巻回されている部分は磁界内に配置されているので、コイルボビン63の駆動コイル62に駆動力が発生するのと同時に、コイルボビン63の移動速度に比例してコイルボビン63に移動方向と逆向きの減衰力が発生する。即ち、例えば、圧子軸4が外乱振動により振動すると、圧子軸4に固定されたコイルボビン63も振動することとなって、その振動の速度に比例した起電力が導体であるコイルボビン63に生じる。そして、このことによりコイルボビン63に電流が流れて減衰力が発生し、この減衰力により、圧子軸4の振動を減衰することとなる。
Further, since the
また、コイルボビン63には、駆動コイル62の外側に、圧子軸4の振動を減衰させるためのダンピングコイル64が巻回されている。さらに、ダンピングコイル64には、ダンピングコイル64の抵抗値を可変とする可変抵抗器65が電気的に接続されている。即ち、例えば圧子軸4が外乱振動により振動すると、圧子軸4の振動の速度に比例した起電力がダンピングコイル64に発生する。そして、このことによりダンピングコイル64に電流が流れて、圧子軸4の振動を減衰させる減衰力が発生するようになっている。
また、可変抵抗器65によって、ダンピングコイル64の抵抗値を変えることにより、その減衰力の大きさを調節可能である。
このように、コイルボビン63、ダンピングコイル64、可変抵抗器65は圧子軸4の振動を減衰させる減衰手段として機能する。
The
Further, the magnitude of the damping force can be adjusted by changing the resistance value of the damping
As described above, the
次に、上記構成の硬さ試験機1により硬さ試験を行う際の、各部の動作について説明する。
まず、試料台7の載置面71に試料Sを載置し、操作部(図示省略)により、硬さ試験機1が、硬さ試験の動作を行うための操作を行う。この操作入力に基づいて、制御部(図示省略)が、荷重負荷機構部6の駆動コイル62に所定の駆動電流を供給して駆動力を発生させる。そして、駆動コイル62に駆動力が発生すると、駆動コイル62に巻回されているコイルボビン63が下方に移動するとともに圧子軸4を押圧して、圧子軸4をその軸方向へ移動させる。
Next, the operation of each part when a hardness test is performed by the hardness tester 1 having the above configuration will be described.
First, the sample S is mounted on the mounting
この圧子軸4の移動に伴って、圧子軸4に一端部が固定された中板ばね部53は弾性変形して撓み、また外部ばね部54も弾性変形して撓む。そして、中板ばね部53の撓みに伴うばね運動を、外板ばね部54の撓みに伴うばね運動が打ち消すことにより、圧子軸4のその軸中心を軸方向と垂直な方向へずれることを打ち消すことになり、圧子軸4はその軸方向に移動する。そして、圧子軸4は、折り返しばね5を変形させつつ下方へ移動し、圧子3を試料Sの表面に所定の力(荷重)で押し込み、くぼみを形成する。
このように圧子3(圧子軸4)が試料Sに形成したくぼみに基づいて、試料Sの硬さの測定試験、例えば、微小硬さ試験を行う。
As the
Based on the indentation formed in the sample S by the indenter 3 (indenter shaft 4) as described above, a test for measuring the hardness of the sample S, for example, a micro hardness test is performed.
この一連の硬さ試験において、例えば、圧子軸4の移動速度を速くした場合には、圧子軸4に作用する駆動力により圧子軸4がその固有振動数で振動する。このとき、荷重負荷機構部6のコイルボビン63及びコイルボビン63に巻回しているダンピングコイル64に減衰力が発生して、その減衰力により圧子軸4の振動を減衰させる。
また同時に、連結部52に設けられている連結部ダンピングコイル90にその振動に比例する減衰力が発生して、圧子軸4の振動に伴う連結部52の振動を減衰させる。
In this series of hardness tests, for example, when the moving speed of the
At the same time, a damping force proportional to the vibration is generated in the coupling
さらに、硬さ試験時に外乱振動によって圧子軸4がその固有振動数で振動している場合においても、上記と同様に減衰力が発生して、圧子軸4の振動及びそれに伴う連結部52の振動をそれぞれ減衰させる。
この減衰力を調節するには、可変抵抗器65或いは連結部可変抵抗器91によってダンピングコイル64或いは連結部ダンピングコイル90の抵抗値を変える。
Further, even when the
In order to adjust this damping force, the resistance value of the damping
以上説明した本発明に係る硬さ試験機1によれば、圧子軸4に外乱振動が作用して振動した場合に、磁界形成部61により形成された磁界内に配置されたダンピングコイル64に起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生して、圧子軸4の振動を減衰させることができる。
また、ダンピングコイル64に接続される可変抵抗器65によりダンピングコイル64内の抵抗値を変えることができるので、圧子軸4の振動を減衰させる減衰力を調節できる。
According to the hardness tester 1 according to the present invention described above, when disturbance vibration is applied to the
Further, since the resistance value in the damping
また、導体で形成され、駆動コイル62が巻回されるコイルボビン63に起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生するので、圧子軸4の振動をより減衰させることができる。
また、隣り合う二つの折り返しばね5のばね端部55同士は連結部52によって連結されているので、各折り返しばね5が独立して運動してしまうことを防止できることとなって、圧子軸4を軸方向により直線的に運動させることができる。
Further, since an electromotive force is generated in the
Further, since the
また、連結部磁界形成部8により形成された磁界内に配置された連結部ダンピングコイル90に起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生するので、圧子軸4の振動に伴う連結部52の振動を減衰させることができる。
また、連結部ダンピングコイル90に接続される連結部可変抵抗器91により、連結部ダンピングコイル90内の抵抗値を変えることができるので、圧子軸4の振動に伴う連結部52の振動を減衰させる減衰力を調節できる。
Further, since an electromotive force is generated in the coupling
Further, since the resistance value in the coupling
また、非磁性導体により形成された連結部52の一部が、連結部磁性形成部8により形成された磁界内に配置されるので、連結部52に起電力が生じて電流が流れることにより減衰力が発生して、圧子軸4の振動に伴う連結部52の振動を減衰することができる。
In addition, since a part of the connecting
なお、本発明に係る硬さ試験機は、上記の実施例に限定されるものではない。例えば、連結部には、連結部減衰手段を設けず、荷重負荷機構部に設けた減衰手段(例えば、ダンピングコイル、或いはコイルボビン)を用いて圧子軸の振動を減衰させる構成であってもよい。逆に、荷重負荷機構部には減衰手段を設けず、連結部に設けた連結部減衰手段(例えば、連結部ダンピングコイル等)を用いて圧子軸の振動を減衰させる構成であってもよい。
また、荷重負荷機構部において、減衰手段として、コイルボビンを用いることなく、駆動コイルと、その駆動コイルのさらに外側に減衰手段としてダンピングコイルを巻回した構成であってもよい。
The hardness tester according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the connecting portion may be configured to attenuate the vibration of the indenter shaft using an attenuating means (for example, a damping coil or a coil bobbin) provided in the load load mechanism portion without providing the connecting portion attenuating means. Conversely, a configuration may be used in which the load load mechanism portion is not provided with a damping means, but the vibration of the indenter shaft is attenuated by using a connecting portion attenuating means (for example, a connecting portion damping coil) provided in the connecting portion.
Further, the load load mechanism unit may have a configuration in which a damping coil is wound as a damping means on the outer side of the driving coil without using a coil bobbin as the damping means.
また、荷重負荷機構部に設けた減衰手段として、コイルボビンのみを用い、ダンピングコイルを用いない構成であってもよい。
さらに、連結部減衰手段として、連結部ダンピングコイルのみを用い、連結部を導体としない構成であってもよいし、逆に連結部減衰手段として、連結部を非磁性導体とするのみで、連結部ダンピングコイルを用いない構成としてもよい。
また、荷重負荷機構部に備える磁界形成部を、電磁コイルにより構成してもよい。この場合は、電磁コイルに電流を供給して、磁界を形成させることとなる。
また、本発明に係る硬さ試験機は、ビッカ−ス硬さ試験及び大ストローク押し込み試験にも適用が可能である。
Moreover, as a damping means provided in the load load mechanism unit, a configuration using only a coil bobbin and not using a damping coil may be employed.
Further, as the coupling part attenuation means, only the coupling part damping coil may be used and the coupling part may not be a conductor. Conversely, as the coupling part attenuation means, the coupling part may be a nonmagnetic conductor. It is good also as a structure which does not use a partial damping coil.
Moreover, you may comprise the magnetic field formation part with which a load load mechanism part is equipped with an electromagnetic coil. In this case, a current is supplied to the electromagnetic coil to form a magnetic field.
The hardness tester according to the present invention can also be applied to a Vickers hardness test and a large stroke indentation test.
1 硬さ試験機
3 圧子
4 圧子軸
5 折り返しばね(支持部)
6 荷重負荷機構部
52 連結部
53 中板ばね部(第1の弾性部)
54 外板ばね部(第2の弾性部)
55 ばね端部(接続部)
61 磁界形成部
62 駆動コイル
63 コイルボビン(減衰手段、押圧部)
64 ダンピングコイル(減衰手段)
65 可変抵抗器(減衰手段)
90 連結部ダンピングコイル(連結部減衰手段)
91 連結部可変抵抗器(連結部減衰手段)
531 一端部
532 他端部
541 一端部
542 他端部
1
6 Load-
54 Outer leaf spring part (second elastic part)
55 Spring end (connection)
61 Magnetic
64 Damping coil (attenuator)
65 Variable resistor (attenuation means)
90 Connecting part damping coil (Connecting part damping means)
91 Connection variable resistor (connection attenuation means)
531 One
Claims (10)
前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する支持部と、
前記圧子軸に対し、軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部と、を備え、
前記支持部は、
前記圧子軸に一端部が固定された第1の弾性部と、
当該硬さ試験機の試験機本体に一端部が固定された第2の弾性部と、
前記第1の弾性部の他端部と、前記第2の弾性部の他端部とを接続する接続部と、備え、
前記荷重負荷機構部が前記圧子軸に所定の力を負荷したことにより、前記第1の弾性部が前記圧子軸の軸方向に撓むことに伴う、前記圧子軸のその軸方向に対して垂直な方向への移動を打ち消すように、前記第2の弾性部が撓むように構成される硬さ試験機であって、
前記圧子軸の振動を減衰させる減衰手段を備えることを特徴とする硬さ試験機。 An indenter shaft having an indenter at the tip;
A support portion for supporting the indenter shaft so as to be movable in the axial direction;
A load-loading mechanism that applies a predetermined axial force to the indenter shaft,
The support part is
A first elastic portion having one end fixed to the indenter shaft;
A second elastic part having one end fixed to the testing machine body of the hardness testing machine;
A connecting portion connecting the other end portion of the first elastic portion and the other end portion of the second elastic portion;
When the load loading mechanism portion applies a predetermined force to the indenter shaft, the first elastic portion is perpendicular to the axial direction of the indenter shaft as the first elastic portion bends in the axial direction of the indenter shaft. A hardness tester configured such that the second elastic portion bends so as to cancel movement in any direction,
A hardness tester comprising damping means for damping vibration of the indenter shaft.
磁界を形成する磁界形成部と、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置され、駆動電流が供給される駆動コイルと、
前記駆動コイルに駆動電流を供給する電源と、
前記電源によって駆動電流が供給された前記駆動コイルに生じる駆動力により前記圧子軸を押圧する押圧部と、を備え、
前記減衰手段は、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置されるダンピングコイルを備えることを特徴とする請求項1記載の硬さ試験機。 The load loading mechanism is
A magnetic field forming part for forming a magnetic field;
A drive coil disposed in the magnetic field formed by the magnetic field forming unit and supplied with a drive current;
A power supply for supplying a drive current to the drive coil;
A pressing portion that presses the indenter shaft by a driving force generated in the driving coil to which a driving current is supplied by the power source,
The attenuation means is
The hardness tester according to claim 1, further comprising a damping coil disposed in a magnetic field formed by the magnetic field forming unit.
磁界を形成する磁界形成部と、
前記磁界形成部により形成された磁界内に配置され、駆動電流が供給される駆動コイルと、
前記駆動コイルに駆動電流を供給する電源と、
前記電源によって駆動電流を供給された前記駆動コイルに生じる駆動力により前記圧子軸を押圧する押圧部と、を備え、
前記減衰手段は、
導体で形成され、前記駆動コイルが巻回されるコイルボビンを備えることを特徴とする請求項1記載の硬さ試験機。 The load loading mechanism is
A magnetic field forming part for forming a magnetic field;
A drive coil disposed in the magnetic field formed by the magnetic field forming unit and supplied with a drive current;
A power supply for supplying a drive current to the drive coil;
A pressing portion that presses the indenter shaft by a driving force generated in the driving coil to which a driving current is supplied by the power source,
The attenuation means is
The hardness tester according to claim 1, further comprising a coil bobbin formed of a conductor and wound with the drive coil.
隣り合う二つの前記支持部の前記接続部同士は連結部によって連結されていることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の硬さ試験機。 A plurality of the support portions are provided in the axial direction of the indenter shaft,
The hardness tester according to any one of claims 1 to 4, wherein the connection portions of the two adjacent support portions are connected to each other by a connection portion.
前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する支持部と、
前記圧子軸に対し、軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部と、を備え、
前記支持部は、
前記圧子軸に一端部が固定された第1の弾性部と、
当該硬さ試験機の試験機本体に一端部が固定された第2の弾性部と、
前記第1の弾性部の他端部と、前記第2の弾性部の他端部とを接続する接続部と、備え、
前記荷重負荷機構部が前記圧子軸に所定の力を負荷したことにより、前記第1の弾性部が前記圧子軸の軸方向に撓むことに伴う、前記圧子軸のその軸方向に対して垂直な方向への移動を打ち消すように、前記第2の弾性部が撓むように構成される硬さ試験機であって、
前記圧子軸の軸方向に前記支持部を複数備え、
隣り合う二つの前記支持部の前記接続部同士は連結部によって連結され、
前記連結部の振動を減衰する連結部減衰手段を備えることを特徴とする硬さ試験機。 An indenter shaft having an indenter at the tip;
A support portion for supporting the indenter shaft so as to be movable in the axial direction;
A load-loading mechanism that applies a predetermined axial force to the indenter shaft,
The support part is
A first elastic portion having one end fixed to the indenter shaft;
A second elastic part having one end fixed to the testing machine body of the hardness testing machine;
A connecting portion connecting the other end portion of the first elastic portion and the other end portion of the second elastic portion;
When the load loading mechanism portion applies a predetermined force to the indenter shaft, the first elastic portion is perpendicular to the axial direction of the indenter shaft as the first elastic portion bends in the axial direction of the indenter shaft. A hardness tester configured such that the second elastic portion bends so as to cancel movement in any direction,
A plurality of the support portions are provided in the axial direction of the indenter shaft,
The connecting portions of two adjacent support portions are connected by a connecting portion,
A hardness tester comprising a connecting portion attenuating means for attenuating vibration of the connecting portion.
前記連結部に設けられる連結部ダンピングコイルと、
磁界を形成する連結部磁界形成部と、を備え、
前記連結部磁界形成部により形成された磁界内に、前記連結部の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項6又は7に記載の硬さ試験機。 The connecting portion attenuating means is
A connecting portion damping coil provided in the connecting portion;
A coupling part magnetic field forming part for forming a magnetic field,
The hardness tester according to claim 6 or 7, wherein at least a part of the connecting portion is disposed in a magnetic field formed by the connecting portion magnetic field forming portion.
前記連結部減衰手段は、
磁界を形成する連結部磁界形成部を備え、
前記連結部磁界形成部により形成された磁界内に、前記連結部の少なくとも一部が配置されることを特徴とする請求項6又は7に記載の硬さ試験機。 The connecting portion is formed of a nonmagnetic conductor,
The connecting portion attenuating means is
A connecting part that forms a magnetic field, and a magnetic field forming part,
The hardness tester according to claim 6 or 7, wherein at least a part of the connecting portion is disposed in a magnetic field formed by the connecting portion magnetic field forming portion.
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2003
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