JP2016045044A - 埋込機及び硬度評価用の試料の埋込方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上側ラムとシリンダとの位置合わせが不要な硬度評価用試料の埋込機を提供する。【解決手段】ヒータを有する筐体に設けられたシリンダ１１３と、シリンダ内を昇降自在で試料を粉末状の樹脂材料ごと下から支持する下側ラムと、底面中央からシリンダ内に挿入される上側ラムを有するフランジキャップ１０４を回動させてロックするためのハンドル１０３と、樹脂を加圧する加圧手段と、フランジキャップの下側に配置されたブロック１０５と、埋込位置からブロックをシリンダが露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、埋込位置の両側にブロックの溝１１０ａ，１１０ｂが挿入可能な一対のレール１０９が形成された板状部材１０６と、を備えた。【選択図】図７

Description

本発明は、硬度評価用の試料を樹脂に埋め込む埋込機及び硬度評価用の試料の埋込方法に関する。

硬度評価用の試料は、例えば５ｍｍ角程度に切断された金属片を、円板状の樹脂に埋め込んで固定し、鏡面加工された観察面を顕微鏡等で観察される。
この種の試料を作製するため種々の装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１に記載の考案は、装置本体と、装置本体に回動自在に立てて支持される軸と、軸に梁を介して軸から等距離に支持される複数のモールドシリンダと、モールドシリンダの底部に嵌合されるモールドラムと、モールドラムの少なくとも１つと係止し、モールドラムをシリンダ軸方向に加圧する加圧機構と、加圧機構と対になって、モールドシリンダの上面に着脱自在に取り付けられた加圧蓋と、モールドシリンダを冷却するようモールドシリンダに接して設けられた冷却機構と、他のモールドシリンダを加熱するようにモールドシリンダに接して設けられたヒータと、を備えたものである。

特許文献２に記載の発明は、試料用金属片をモールド内に挿入し、周囲に粉末状の樹脂材料を充填し、加熱・加圧することにより樹脂内に埋め込む際に、試料用金属片を、少なくとも周縁部を樹脂製とし、底部の厚みを０．２ｍｍ以下に形成した試料埋め込み用カップ内に収納してモールド内に装入するものである。

上述した特許文献に記載の考案及び発明は、シリンダの上端に加圧蓋を押しあてるとともに下からモールドシリンダで押し上げていた。
このため、シリンダの上端と加圧蓋との間の隙間から樹脂が漏れるおそれがあった。

そこで、シリンダ内に上側ラムを装入した後で加圧することが提案された。
図１（ａ）は、本発明の前提となった埋込機の蓋部近傍の斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。図２は、図１（ａ）に示した蓋部を埋込機本体に押し込む状態を示す図である。図３は、図２に示した蓋部を埋込機本体にロックする状態を示す図である。図４は、図３に示した蓋部のロックを解除しハンドルを上昇させた状態を示す図である。

図１（ａ）に示す埋込機１０の円盤状のフランジキャップ１１には、両端から突出するように一対のハンドル１２が設けられ、梁部材１３の一端（図１（ａ）では手前側）に揺動自在に吊り下げられている。梁部材１３の他端（この場合、奥側：後方）は昇降自在で回動自在な支柱に支持されている。
図１（ｂ）に示すようにシリンダ１４の周面にはヒータ１９が配置されている。

フランジキャップ１１が揺動自在に梁部材１３に吊り下げられているのは、フランジキャップ１１の底面に設けられた、円柱状の上側ラム（アッパーラムとも言う）１８が埋込機本体１５のシリンダ１４に挿入する際に自由度が無いと上側ラム１８の角部と、シリンダ１４の開口部とが接触して損傷するのに対し、フランジキャップ１１を揺動自在とすることで上側ラム１８の角部と、シリンダ１４の開口部とが接触しそうになっても上側ラム１８が逃げられることで損傷を回避することができるようにするためである。

図１に示した埋込機１０のシリンダ１４に試料及び粉末状の樹脂材料を収納した後、ハンドル１２を掴んでシリンダ１４の上部へ矢印Ｐ１方向に回動させる。
図２に示すようにシリンダ１４内に上側ラム１８が挿入するようにハンドル１２を両手で掴んでフランジキャップ１１を矢印Ｐ２、Ｐ３方向に押し込む。フランジキャップ１１を矢印方向Ｐ２、Ｐ３方向に押し込むと、押し込む力が梁部材１３から支柱１６に伝達し、支柱１６が降下する。
フランジキャップ１１を支持する支柱１６は、弾性部材によりフランジキャップ１１を埋込機本体１５から押し出す方向に付勢されている。これは、フランジキャップ１１を開けた場合に、上側ラム１８の下端が埋込機本体１５と接触するのを防止するためである。
図３に示すように蓋部１１を埋込機本体１５のシリンダ１４に向かって押し込んだまま、矢印Ｐ４、Ｐ５方向に回動させることで蓋部１１がシリンダ保持部１７にロックされる。

蓋部１１をロックした後、埋込機１０が試料ごと粉末状の樹脂材料をヒータ１９で所定時間加熱して冷却することにより樹脂が溶融し試料が樹脂に埋め込まれる。図４に示すようにハンドル１２を矢印Ｐ６方向に回動させることにより蓋部１１のロックが解除され、支柱１６が上昇し、梁部材１３を回動させ、シリンダ１４内の図示しない下側ラム（ロワーラムとも言う）を上昇させることで試料を埋め込んだ樹脂（試料品）を取り出すことができる。

実開昭６１−７０７５４号公報 特開平７−１２０３６９号公報

しかしながら、上述した従来技術では、金属片及び粉末状の樹脂材料をシリンダ内にセットした後、ハンドルをシリンダに正確に位置合わせし、かつ約４０Ｎの力で押し込む必要があり、熟練を必要としていた。

そこで、本発明の目的は、上側ラムとシリンダとの位置合わせを不要とすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、ヒータを有する筐体に設けられたシリンダと、前記シリンダ内を昇降自在で硬度評価用の試料を粉末状の樹脂材料ごと下から支持する下側ラムと、底面中央から前記シリンダ内に挿入される上側ラムを有するフランジキャップを回動させてロックするためのハンドルと、前記下側ラムを上昇させて前記樹脂を加圧する加圧手段と、を備え、加圧と同時に前記ヒータで前記樹脂材料を加熱溶融することにより前記試料を樹脂内に埋め込む埋込機であって、前記フランジキャップの下側に配置されたブロックと、埋込位置から前記ブロックを前記シリンダが露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、前記埋込位置の両側に前記ブロックの溝が挿入可能な一対のレールが形成された板状部材と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、上側ラムとシリンダとの位置合わせが不要になる。

（ａ）は、本発明の前提となった埋込機の蓋部近傍の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。 図１（ａ）に示した蓋部を埋込機本体に押し込む状態を示す図である。 図２に示した蓋部を埋込機本体にロックする状態を示す図である。 図３に示した蓋部のロックを解除しハンドルを上昇させた状態を示す図である。 一実施形態に係る外観斜視図である。 図５のVI−VI線断面図である。 図５に示した蓋部１０１のブロック１０５を開いた状態を示す拡大斜視図である。 図７に示した蓋部１０１のブロック１０５を閉じた状態を示す拡大斜視図である。 図８に示した蓋部１０１のハンドル１０３を押し下げた状態を示す拡大斜視図である。 図９に示した蓋部１０１のハンドル１０を回動させてロックした状態を示す拡大斜視図である。 図１０に示した蓋部１０１のハンドル１０３を逆に回動してロックを解除した状態を示す拡大斜視図である。 図１１に示した蓋部１０１のハンドル１０３を上昇させる直前の状態を示す拡大斜視図である。 図１２に示した蓋部１０１のブロック１０５を待機位置に移動させた状態を示す拡大斜視図である。

本実施形態は、顧客が必要とする製品（例えば、製造部品）の硬さ検査（例えば、ＪＩＳ規格の硬さ試験）を行うための試料作製機器の一種であり、顧客製品（例えば、硬さ試験を要する部品）を硬度試験しやすい形状に樹脂で覆い固め試料品とするための試料の埋込機である。

＜構 成＞
図５は、一実施形態に係る外観斜視図である。図６は、図５のVI−VI線断面図である。図７は、図５に示した蓋部１０１のブロック１０５を開いた状態を示す拡大斜視図である。図８は、図７に示した蓋部１０１のブロック１０５を閉じた状態を示す拡大斜視図である。図９は、図８に示した蓋部１０１のハンドル１０３を押し下げた状態を示す拡大斜視図である。図１０は、図９に示した蓋部１０１のハンドル１０３を回動させてロックした状態を示す拡大斜視図である。図１１は、図１０に示した蓋部１０１のハンドル１０３を逆に回動してロックを解除した状態を示す拡大斜視図である。図１２は、図１１に示した蓋部１０１のハンドル１０３を上昇させる直前の状態を示す拡大斜視図である。図１３は、図１２に示した蓋部１０１のブロック１０５を待機位置に移動させた状態を示す拡大斜視図である。

図５に示す埋込機１００は、蓋部１０１と、埋込機本体１０２とを有する。埋込機本体１０２は、筐体と、筐体前面に設けられた操作表示部１０８と、筐体内に設けられた試料作製用のシリンダ１１３、シリンダ１１３内の粉末状の樹脂材料を加熱溶融するための加熱機構としてのヒータ１２５、溶融樹脂を冷却する冷却機構（例えば、図示しない冷却管）及びシリンダ１１３内の粉末状の樹脂材料に、図には示さない下側ラムを押し上げて圧力を加える公知の加圧機構を有する。下側ラムは、シリンダ１１３内を昇降自在で硬度評価用の試料を粉末状の樹脂材料ごと下から支持する。

蓋部１０１は、ハンドル１０３と、フランジキャップ１０４と、フランジキャップ１０４の下側に配置されたブロック１０５と、埋込位置からブロック１０５をシリンダ１１３が露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、埋込位置の両側にブロック１０５の溝が挿入可能な一対のレール１０９が形成された板状部材１０６と、を有し、ハンドル１０３のカバーを除けば例えば、鉄、真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属で構成されている。
フランジキャップ１０４は、底面中央からシリンダ１１３内に挿入される上側ラム１２０を有する。
ここで、埋込位置は、図５に示すように蓋部１０１のフランジキャップ１０４がシリンダ１１３を覆う位置であり、待機位置は、図７に示すようにフランジキャップ１０４がシリンダ１１３から離れ、かつシリンダ１１３内に試料及び樹脂材料を挿入可能な位置である。

図６に示す上側ラム１２０は付勢手段としての弾性部材（例えばコイルバネ）１２４によりシリンダ側に付勢するように構成されている。フランジキャップ１０４はネジ１２３で回動自在な連結部材１２１に固定され、連結部材１２１はブロック１０５に固定されている。シリンダ１１３の外周にはヒータ１２５及び冷却管が配置されている。

図７に示すブロック１０５は、斜めに記載されているが、メンテナンス時には板状部材１０６の端部で垂直に保持されるようになっている。ブロック１０５の上面には、フランジキャップ１０４の底面が回動自在に連結され、ほぼΠ字断面形状に形成され、対向する両側壁１１１ａ、１１１ｂの内側には溝１１０ａ、１１０ｂがそれぞれ形成されている。
ブロック１０５の一方の側壁１１１ｂの中央には板状部材１０６の溝１１２に挿抜可能なネジを有する第一のツマミ１０７が設けられている。側壁１１１ｂの奥側（後方）には板状部材１０６の溝１１２の奥側の端部、すなわち側面端部に形成された凹部１１５（図１１）に挿抜可能でブロック１０５を回動自在に保持する支点を兼ねた第二のツマミ（ピンとも言う）１１４が設けられている。第一のツマミ１０７及び第二のツマミ１１４は弾性部材（例えば、バネ）により板状部材１０６側に付勢されている。尚、ブロック１０５の側壁１１１ａにも第二のツマミ１１４が設けられ、板状部材１０６の奥側の端部にも凹部１１５と同様の凹部が形成されている。

板状部材１０６は、筐体にシリンダ１１３を囲むように配置され、埋込位置からブロック１０５をシリンダ１１３が露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、埋込位置の両側にブロック１０５の溝１１０が挿入可能な一対のレール１０９が形成された部材である。レール１０９の長さは、ブロック１０５の移動方向の長さに等しい。
板状部材１０６の側面の溝１１２は、途中までしか形成されていない。これは、ブロック１０５は手前に引いたときに第一のツマミ１０７のネジ部が溝１１２の端部で引っかかることにより前面に飛び出すのを防止するようになっている。

蓋部１０１はロック機構を有している。ロック機構は、例えば、蓋部１０１の中央に設けられ内部にＬ字形状の溝を有する円筒部と、円筒部に回動自在に挿入され周面にＬ字形状の溝に挿入可能な突起部を有する円柱部と、円柱部に設けられ回動させると蓋部１０１が筐体にロックされるハンドル１０３と、を備えたものである。

＜動 作＞
次に、図５に示した埋込機１００の試料埋め込み動作について述べる。
図７に示すように第一のツマミ１０７を外側（矢印Ｐ１０方向）に引っ張ったままブロック１０５をハンドル１０３ごと矢印Ｐ１１、Ｐ１２方向に下げる。このときブロック１０５は第二のツマミ１１４を支点として矢印Ｐ１１、Ｐ１２方向に回動することになる。ブロック１０５を板状部材１０６の待機位置に降ろしたら、第一のツマミ１０７を離すと、図示しない弾性部材（例えばバネ）によりブロック１０５に戻る。第一のツマミ１０７がブロック１０５に戻ると、第一のツマミ１０７の図示しない先端が溝１１２に挿入される。これによりブロック１０５が板状部材１０６から抜けるのが防止される。

図８に示すように蓋部１０１のフランジキャップ１０４を待機位置から埋込位置までブロック１０５ごと矢印Ｐ１３、Ｐ１４方向にスライドさせる。このブロック１０５のスライド動作だけで上側ラムの位置合わせが終了する。すなわち、上側ラムとシリンダとの位置合わせが不要となる。

図９に示すようにハンドル１０３を矢印Ｐ１５、Ｐ１６方向に約４０Ｎの力で下げる（押し込む）。この動作により上側ラム１２０がシリンダ１１３内にそのまま挿入される。

図１０に示すようにハンドル１０３の押し込み後、例えば時計回り（矢印Ｐ１７、Ｐ１８方向）に回動させることにより蓋部１０１が埋込機本体１０２にロックされる。ロック後、シリンダ１１３内の下側ラムを上昇させて粉末状の樹脂材料と試料とに所定の圧力で加圧と同時にヒータ１２５で加熱して樹脂材料を溶融し、冷却することで試料品が完成する。試料品は硬度試験に用いられる。

図１１に示すように試料品が完成した後、ハンドル１０３を反時計回り（矢印Ｐ１９、Ｐ２０方向）に回動させることでロックが解除される。

図１２に示すようにハンドル１０３を矢印Ｐ２１、Ｐ２２方向に上昇させる。図示しない下側ラムを上昇させて試料品をシリンダ１１３から露出させるためである。

図１３に示すようにハンドル１０３を後方（矢印Ｐ２３、Ｐ２４方向）にスライドさせてブロック１０５を待機位置に移動させておき、下側ラムを上昇させることで試料品がシリンダ１１３から押し上げられるので、試料品を取り出すことが可能となり、埋込動作が終了する。

すなわち、本実施の形態は、硬度評価用の試料及び粉末状の樹脂材料をシリンダ内に収納し、フランジキャップをブロックごと待機位置から埋込位置までスライドさせた後シリンダを密閉し、シリンダを加圧機構及び加熱機構により加圧加熱して樹脂材料を溶融して試料を埋め込むものである。

＜作用効果＞
以上より本実施形態によれば、上側ラムがフランジキャップ及びブロックごとレールに沿って待機位置から埋込位置まで移動するので、ハンドルのシリンダへの位置合わせが容易な埋込機の提供を実現することができる。

尚、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。例えば、上述した実施の形態では、ハンドル１０３の数が２つの場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、３つ以上であってもよい。また、上述した実施の形態では溝１１０ａ、１１０ｂ、１１２の断面がコの字形状の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、断面がＵ字形状であってもＶ字形状であってもよい。

１０、１００ 埋込機
１１、１０４ フランジキャップ
１２、１０３ ハンドル
１３ 梁部材
１０１ 蓋部
１０２ 埋込機本体
１０５ ブロック
１０６ 板状部材
１０７ 第一のツマミ
１０８ 操作表示部
１０９ レール
１１０ａ、１１０ｂ、１１２ 溝
１１１ａ、１１１ｂ 側壁
１１３ シリンダ
１１４ 第二のツマミ
１１５ 凹部
１２５ ヒータ

Claims (7)

1. ヒータを有する筐体に設けられたシリンダと、
   前記シリンダ内を昇降自在で硬度評価用の試料を粉末状の樹脂材料ごと下から支持する下側ラムと、
   底面中央から前記シリンダ内に挿入される上側ラムを有するフランジキャップを回動させてロックするためのハンドルと、
   前記下側ラムを上昇させて前記樹脂を加圧する加圧手段と、
   を備え、加圧と同時に前記ヒータで前記樹脂材料を加熱溶融することにより前記試料を樹脂内に埋め込む埋込機であって、
   前記フランジキャップの下側に配置されたブロックと、
   埋込位置から前記ブロックを前記シリンダが露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、前記埋込位置の両側に前記ブロックの溝が挿入可能な一対のレールが形成された板状部材と、
   を備えたことを特徴とする埋込機。
2. 筐体に設けられたシリンダと、
   前記シリンダの外周に配置されたヒータと、
   前記シリンダ内を昇降自在で硬度評価用の試料を粉末状の樹脂材料ごと下から支持する下側ラムと、
   底面中央から前記シリンダ内に挿入される上側ラムを有するフランジキャップと、
   前記フランジキャップを回動させるためのハンドルと、
   前記フランジキャップを前記上側ラムが前記シリンダ内に挿入される埋込位置で前記ハンドルを回動させると前記フランジキャップを前記筐体にロックするロック機構と、
   前記下側ラムを上昇させて前記樹脂を加圧する加圧手段と、
   を備え、前記加圧と同時に前記ヒータで前記樹脂材料を加熱溶融することにより前記試料を樹脂内に埋め込む埋込機であって、
   前記フランジキャップの下側に配置され、前記フランジキャップを回動自在に保持するほぼΠ字断面形状に形成され、対向する両側壁の内側に溝が形成されたブロックと、
   前記筐体に前記シリンダを囲むように配置され、前記埋込位置から前記ブロックを前記シリンダが露出可能な待機位置まで水平移動可能な長さを有し、前記埋込位置の両側に前記ブロックの溝が挿入可能な一対のレールが形成された板状部材と、
   を備えたことを特徴とする埋込機。
3. 前記フランジキャップは、前記待機位置において前記板状部材の側面に形成された溝に挿抜可能なネジを有する第一のツマミと、前記待機位置において前記板状部材の側面端部に形成された凹部に挿抜可能で前記ブロックを回動自在に保持する支点を兼ねた第二のツマミとを有することを特徴とする請求項１または２記載の埋込機。
4. 前記ロック機構は、前記フランジキャップの中央に設けられ内部にＬ字形状の溝を有する円筒部と、該円筒部に回動自在に挿入され周面に前記Ｌ字形状の溝に挿入可能な突起部を有する円柱部と、該円柱部に設けられ回動させると前記フランジキャップが前記筐体にロックされるハンドル部を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の埋込機。
5. 前記シリンダの外周に配置され、溶融樹脂を冷却する冷却管を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の埋込機。
6. 前記フランジキャップは前記上側ラムを前記シリンダ側に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の埋込機。
7. 硬度評価用の試料及び粉末状の樹脂材料をシリンダ内に収納し、フランジキャップをブロックごと待機位置から埋込位置までスライドさせた後前記シリンダを密閉し、前記シリンダを加圧機構及び加熱機構により加圧加熱して前記樹脂材料を溶融して前記試料を埋め込むことを特徴とする硬度評価用の試料の埋込方法。

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