JP3170256B2 - 硬さ試験機 - Google Patents
硬さ試験機Info
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Description
【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
料の材料特性を評価する試験機に用いられる圧痕形成機
構、及びこの圧痕形成機構を備えた硬さ試験機に関す
る。
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
料の材料特性を評価する試験機に用いられる圧痕形成機
構、及びこの圧痕形成機構を備えた硬さ試験機に関す
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
を評価する試験機として硬さ試験が知られている。この
従来の硬さ試験機における圧痕形成機構としては、例え
ば、図４に示したものが知られている。図４に示す硬さ
試験機１００は、いわゆるロックウェル硬さ試験機とい
われるもので、おもり１０１と、荷重アーム１０２と、
カム１０３と、荷重軸１０４と、圧子軸１０５と、圧子
１０６などからなる圧痕形成機構１１０を備えている。
この圧痕形成機構１１０によれば、所定のおもり１０１
が前記荷重アーム１０２の先端に吊され、カム１０３の
回転によって荷重アーム１０２が下がり、荷重軸１０４
に所定の荷重が作用する。そして、この荷重軸１０４に
作用した荷重は、圧子軸１０５を介して圧子１０６に伝
達され、この圧子１０６が下方に移動することにより、
試料台１０７に載置された試料に圧痕が形成されるよう
になっている。
して圧痕を形成させることに基づいて、試料の材料特性
を評価する試験機として硬さ試験が知られている。この
従来の硬さ試験機における圧痕形成機構としては、例え
ば、図４に示したものが知られている。図４に示す硬さ
試験機１００は、いわゆるロックウェル硬さ試験機とい
われるもので、おもり１０１と、荷重アーム１０２と、
カム１０３と、荷重軸１０４と、圧子軸１０５と、圧子
１０６などからなる圧痕形成機構１１０を備えている。
この圧痕形成機構１１０によれば、所定のおもり１０１
が前記荷重アーム１０２の先端に吊され、カム１０３の
回転によって荷重アーム１０２が下がり、荷重軸１０４
に所定の荷重が作用する。そして、この荷重軸１０４に
作用した荷重は、圧子軸１０５を介して圧子１０６に伝
達され、この圧子１０６が下方に移動することにより、
試料台１０７に載置された試料に圧痕が形成されるよう
になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、計測
機器のダウンサイジング化のニーズが大きく、上記硬さ
試験機も例外ではない。しかしながら、上記従来の硬さ
試験機においては、荷重アーム１０２と圧子１０６の位
置が離れていて、圧痕形成機構の構成の主要部が圧子位
置よりも高い位置に配置されていたので、高さ方向のダ
ウンサイジング化が困難であるという問題点を有してい
た。
機器のダウンサイジング化のニーズが大きく、上記硬さ
試験機も例外ではない。しかしながら、上記従来の硬さ
試験機においては、荷重アーム１０２と圧子１０６の位
置が離れていて、圧痕形成機構の構成の主要部が圧子位
置よりも高い位置に配置されていたので、高さ方向のダ
ウンサイジング化が困難であるという問題点を有してい
た。
【０００４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、試験機における高さ方向のダウンサ
イジング化が容易な圧痕形成機構及びダウンサイジング
化された硬さ試験機を提供することを目的とする。
れたものであって、試験機における高さ方向のダウンサ
イジング化が容易な圧痕形成機構及びダウンサイジング
化された硬さ試験機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、試料表面に圧子３により圧
痕を形成させることに基づいて試料ｓの硬さを測定する
硬さ試験機１において、本体部２（例えば、試験機本
体）と、前記本体部に回動自在に支持され、自由端部に
前記圧子３が取り付けられるアーム４（例えば、荷重ア
ーム）と、前記アームに対し、該アームの自由端側を回
動させ、前記試料表面に圧痕を形成させるための押圧力
を作用させるための力を付与するアーム回動力付与手段
６（例えば、荷重アーム作動部）と、前記圧子による押
込み深さを計測する押込み深さセンサ８と、前記アーム
回転力付与手段によって圧子に作用する力をばね変位量
により計測するばね変位量センサ６４と、を備え、前記
アーム回動力付与手段、前記押込み深さセンサ、および
前記ばね変位量センサが前記アームの下側に配置されて
いることを特徴としている。
め、請求項１記載の発明は、試料表面に圧子３により圧
痕を形成させることに基づいて試料ｓの硬さを測定する
硬さ試験機１において、本体部２（例えば、試験機本
体）と、前記本体部に回動自在に支持され、自由端部に
前記圧子３が取り付けられるアーム４（例えば、荷重ア
ーム）と、前記アームに対し、該アームの自由端側を回
動させ、前記試料表面に圧痕を形成させるための押圧力
を作用させるための力を付与するアーム回動力付与手段
６（例えば、荷重アーム作動部）と、前記圧子による押
込み深さを計測する押込み深さセンサ８と、前記アーム
回転力付与手段によって圧子に作用する力をばね変位量
により計測するばね変位量センサ６４と、を備え、前記
アーム回動力付与手段、前記押込み深さセンサ、および
前記ばね変位量センサが前記アームの下側に配置されて
いることを特徴としている。
【０００６】請求項１記載の発明によれば、アームの自
由端側を回動させるアーム回動力付与手段、押込み深さ
センサ、およびばね変位量センサがアームの下側に配置
されるとともに、圧子がアームに直接取り付けられてい
るので、従来の硬さ試験機のように、アームと圧子との
間が離れていて、この間に、アームを作動させる機構が
設けられているものに比べて、圧子よりも上の構成を簡
略化させることが出来ることとなって、この圧痕形成機
構を試験機に具備することにより試験機の高さ方向のダ
ウンサイジング化が図れる。
由端側を回動させるアーム回動力付与手段、押込み深さ
センサ、およびばね変位量センサがアームの下側に配置
されるとともに、圧子がアームに直接取り付けられてい
るので、従来の硬さ試験機のように、アームと圧子との
間が離れていて、この間に、アームを作動させる機構が
設けられているものに比べて、圧子よりも上の構成を簡
略化させることが出来ることとなって、この圧痕形成機
構を試験機に具備することにより試験機の高さ方向のダ
ウンサイジング化が図れる。
【０００７】ここで、アーム回動力付与手段は、例え
ば、モータ駆動によりボールねじを上下動させてアーム
を回動させるものや、油圧や空圧によりピストンを上下
動させて回動させるものなどがあるが、これに限るもの
ではなく、アームを回動可能なものであればどのような
ものであってもよい。
ば、モータ駆動によりボールねじを上下動させてアーム
を回動させるものや、油圧や空圧によりピストンを上下
動させて回動させるものなどがあるが、これに限るもの
ではなく、アームを回動可能なものであればどのような
ものであってもよい。
【０００８】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、前記アーム回動力付与手段の一部
を、前記本体部内に収納したことを特徴としている。
さ試験機において、前記アーム回動力付与手段の一部
を、前記本体部内に収納したことを特徴としている。
【０００９】請求項２記載の発明によれば、アーム回動
力付与手段の一部を本体部内に収納することにより、よ
りコンパクト化を図ることが出来る。
力付与手段の一部を本体部内に収納することにより、よ
りコンパクト化を図ることが出来る。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記アーム回動力
付与手段は、電気的作動手段が作動することに基づいて
前記アームに回転力を付与することを特徴としている。
付与手段は、電気的作動手段が作動することに基づいて
前記アームに回転力を付与することを特徴としている。
【００１１】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２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、アームへの回動力の付与は、電気的作動手
段により行われるので、従来のおもりとカム機構による
アームの移動に比べてアームの回動を高精度で制御する
ことが出来る。
は２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、アームへの回動力の付与は、電気的作動手
段により行われるので、従来のおもりとカム機構による
アームの移動に比べてアームの回動を高精度で制御する
ことが出来る。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明に係る
圧痕形成機構、及び硬さ試験機の実施の形態を詳細に説
明する。図１は、本発明に係る硬さ試験機の要部構成を
示す側面図であり、図２は、本発明の荷重アーム移動制
御部の要部構成を示すブロック図であり、図３は、本発
明に係る硬さ算出機構部の要部構成を示すブロック図で
ある。図１に示す硬さ試験機１は、本体部としての試験
機本体２と、前記試験機本体２に回動自在に支持され、
自由端部に圧子３が取り付けられる荷重アーム４と、前
記圧子３の下方の試験機本体２に設けられ、試料ｓを載
置する試料台５と、前記荷重アーム４の下方に設けら
れ、前記荷重アーム４の自由端側を回動させ、試料表面
に圧痕を形成させるための押圧力を作用させる力を付与
するアーム回動力付与手段としての荷重アーム作動部６
と、前記荷重アーム作動部６が作動した際に発生した力
を前記荷重アーム４に伝達する回動力伝達手段としての
板ばね７などにより構成された圧痕形成機構部１０を備
えるともに、前記圧子３によって形成された圧痕の深さ
を測定する押込み深さセンサ８と、この押込み深さセン
サ８による測定に基づいて硬さを算出する硬さ算出部９
（図３参照）などにより構成された硬さ算出機構部２０
を備えている。また、図示しないが、設定荷重を入力す
る荷重入力部も備えている。
圧痕形成機構、及び硬さ試験機の実施の形態を詳細に説
明する。図１は、本発明に係る硬さ試験機の要部構成を
示す側面図であり、図２は、本発明の荷重アーム移動制
御部の要部構成を示すブロック図であり、図３は、本発
明に係る硬さ算出機構部の要部構成を示すブロック図で
ある。図１に示す硬さ試験機１は、本体部としての試験
機本体２と、前記試験機本体２に回動自在に支持され、
自由端部に圧子３が取り付けられる荷重アーム４と、前
記圧子３の下方の試験機本体２に設けられ、試料ｓを載
置する試料台５と、前記荷重アーム４の下方に設けら
れ、前記荷重アーム４の自由端側を回動させ、試料表面
に圧痕を形成させるための押圧力を作用させる力を付与
するアーム回動力付与手段としての荷重アーム作動部６
と、前記荷重アーム作動部６が作動した際に発生した力
を前記荷重アーム４に伝達する回動力伝達手段としての
板ばね７などにより構成された圧痕形成機構部１０を備
えるともに、前記圧子３によって形成された圧痕の深さ
を測定する押込み深さセンサ８と、この押込み深さセン
サ８による測定に基づいて硬さを算出する硬さ算出部９
（図３参照）などにより構成された硬さ算出機構部２０
を備えている。また、図示しないが、設定荷重を入力す
る荷重入力部も備えている。
【００１８】前記試験機本体２は、その内部に前記荷重
アーム作動部６と、荷重アーム作動部６の駆動源となる
電装部２１などを備えている。前記荷重アーム４は、試
験機本体２に十字ばね或いは転がり軸受等により回動自
在に支持されるとともに、自由端部には圧子３が着脱自
在に取り付けられている。また、この荷重アーム４は、
前記板ばね７と一体化されている。前記板ばね７と前記
荷重アーム４との間には、長手方向に沿って溝部７ａが
設けられ、その先端部は開口している。
アーム作動部６と、荷重アーム作動部６の駆動源となる
電装部２１などを備えている。前記荷重アーム４は、試
験機本体２に十字ばね或いは転がり軸受等により回動自
在に支持されるとともに、自由端部には圧子３が着脱自
在に取り付けられている。また、この荷重アーム４は、
前記板ばね７と一体化されている。前記板ばね７と前記
荷重アーム４との間には、長手方向に沿って溝部７ａが
設けられ、その先端部は開口している。
【００１９】試料台５は、その下面に角ネジ５１が設け
られ、この角ネジ５１によって前記試験機本体２に上下
動可能に取り付けられている。更にオートブレーキ機構
５２も備えている。前記荷重アーム作動部６は、電気的
作動手段としてのサーボモータ６１と、ボールねじ６２
と、前記ボールねじ６２の先端部に取り付けられ、前記
板ばね７に固定される固定治具６３と、を備えている。
従って、前記サーボモータ６１が駆動して前記ボールね
じ６２が上下動することにより、前記板ばね７と一体化
された荷重アーム４が回動するようになっている。前記
固定治具６３は、前記荷重アーム４と前記移動部４を接
続するもので、荷重アーム４の回動運動と板ばね７の変
形による板ばね７の軸と移動部６の軸のミスアラインメ
ントを吸収する機能を有し、例えば、薄い板、ピアノ線
等の線材、或いはナイフエッジと十字ばねの組み合わ
せ、ユニバーサルジョイント等を単独或いは併用して構
成されている。
られ、この角ネジ５１によって前記試験機本体２に上下
動可能に取り付けられている。更にオートブレーキ機構
５２も備えている。前記荷重アーム作動部６は、電気的
作動手段としてのサーボモータ６１と、ボールねじ６２
と、前記ボールねじ６２の先端部に取り付けられ、前記
板ばね７に固定される固定治具６３と、を備えている。
従って、前記サーボモータ６１が駆動して前記ボールね
じ６２が上下動することにより、前記板ばね７と一体化
された荷重アーム４が回動するようになっている。前記
固定治具６３は、前記荷重アーム４と前記移動部４を接
続するもので、荷重アーム４の回動運動と板ばね７の変
形による板ばね７の軸と移動部６の軸のミスアラインメ
ントを吸収する機能を有し、例えば、薄い板、ピアノ線
等の線材、或いはナイフエッジと十字ばねの組み合わ
せ、ユニバーサルジョイント等を単独或いは併用して構
成されている。
【００２０】この荷重アーム４の作動制御は、前記荷重
アーム４と前記板ばね７とに取り付けられている。ばね
変位量を測定するばね変位量センサ６４と、このばね変
位量センサ６４により測定したばね変位量を入力し、該
ばね変位量に基づいて前記ボールねじ６２の作動制御を
行う荷重アーム作動制御部６５と、により行われる。ば
ね変位量センサ６４は、例えば、ガラススケールを光学
的に読み取る変位センサユニット（リニアスケール）か
らなり、前記ボールねじ６２の下方向への作動によっ
て、板ばね７と荷重アーム４の溝部７ａの開き量からば
ね変位量を測定する。前記荷重アーム作動制御部６５
は、図２に示すように、増幅器６５ａ、Ａ／Ｄ変換器６
５ｂ、比較演算回路６５ｃ、サーボモータ駆動回路６５
ｄ、Ｄ／Ａ変換器６５ｅなどを具備している。
アーム４と前記板ばね７とに取り付けられている。ばね
変位量を測定するばね変位量センサ６４と、このばね変
位量センサ６４により測定したばね変位量を入力し、該
ばね変位量に基づいて前記ボールねじ６２の作動制御を
行う荷重アーム作動制御部６５と、により行われる。ば
ね変位量センサ６４は、例えば、ガラススケールを光学
的に読み取る変位センサユニット（リニアスケール）か
らなり、前記ボールねじ６２の下方向への作動によっ
て、板ばね７と荷重アーム４の溝部７ａの開き量からば
ね変位量を測定する。前記荷重アーム作動制御部６５
は、図２に示すように、増幅器６５ａ、Ａ／Ｄ変換器６
５ｂ、比較演算回路６５ｃ、サーボモータ駆動回路６５
ｄ、Ｄ／Ａ変換器６５ｅなどを具備している。
【００２１】増幅器６５ａは、ばね変位量センサ６４に
より測定されたばね変位量信号を増幅しＡ／Ｄ変換器６
５ｂに出力する。Ａ／Ｄ変換器６５ｂは増幅されたばね
変位量信号をＡ／Ｄ変換して比較演算回路６５ｃに出力
する。比較演算回路６５ｃは、Ａ／Ｄ変換されたばね変
位量信号と、予め設定された設定ばね変位量信号（サー
ボモータ指令データ）、或いは後述するＡ／Ｄ変換され
た押し込み深さ信号と、を比較し、この比較結果をサー
ボモータ駆動回路６５ｄに出力する。サーボモータ駆動
回路６５ｄは、この比較結果に基づいて試料に作用する
荷重が設定した値になるように前記サーボモータ６１の
駆動を制御する駆動制御信号をＤ／Ａ変換器６５ｅに出
力する。Ｄ／Ａ変換器６５ｅは、駆動制御信号をＤ／Ａ
変換してサーボモータ６１に出力する。
より測定されたばね変位量信号を増幅しＡ／Ｄ変換器６
５ｂに出力する。Ａ／Ｄ変換器６５ｂは増幅されたばね
変位量信号をＡ／Ｄ変換して比較演算回路６５ｃに出力
する。比較演算回路６５ｃは、Ａ／Ｄ変換されたばね変
位量信号と、予め設定された設定ばね変位量信号（サー
ボモータ指令データ）、或いは後述するＡ／Ｄ変換され
た押し込み深さ信号と、を比較し、この比較結果をサー
ボモータ駆動回路６５ｄに出力する。サーボモータ駆動
回路６５ｄは、この比較結果に基づいて試料に作用する
荷重が設定した値になるように前記サーボモータ６１の
駆動を制御する駆動制御信号をＤ／Ａ変換器６５ｅに出
力する。Ｄ／Ａ変換器６５ｅは、駆動制御信号をＤ／Ａ
変換してサーボモータ６１に出力する。
【００２２】前記押込み深さセンサ８は、前記ばね変位
量センサ６４と同様に、例えば、ガラススケールを光学
的に読み取る変位センサユニット（リニアスケール）か
らなり、荷重アーム４の上下方向の移動量を測定する。
前記硬さ算出部９は、図３に示すように、増幅器９ａ、
Ａ／Ｄ変換器９ｂ、演算回路９ｃ、出力回路９ｄなどを
具備している。
量センサ６４と同様に、例えば、ガラススケールを光学
的に読み取る変位センサユニット（リニアスケール）か
らなり、荷重アーム４の上下方向の移動量を測定する。
前記硬さ算出部９は、図３に示すように、増幅器９ａ、
Ａ／Ｄ変換器９ｂ、演算回路９ｃ、出力回路９ｄなどを
具備している。
【００２３】増幅器９ａは、押込み深さセンサ８により
測定された押込み深さ信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器９ｂ
に出力する。Ａ／Ｄ変換器９ｂは増幅された押込み深さ
信号をＡ／Ｄ変換して演算回路９ｃに出力する。演算回
路９ｃは、Ａ／Ｄ変換された押し込み信号を内蔵された
演算プログラムに従って演算して硬さを算出して出力回
路９ｄに出力する。出力回路９ｄは、算出された硬さデ
ータを所定の出力形式のデータに加工して硬さ試験機１
に接続された出力装置１１に出力する。ここで、出力装
置１１は、例えば、硬さデータを画面表示する表示装
置、或いは硬さデータを紙に印字して出力する印刷装置
等である。
測定された押込み深さ信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器９ｂ
に出力する。Ａ／Ｄ変換器９ｂは増幅された押込み深さ
信号をＡ／Ｄ変換して演算回路９ｃに出力する。演算回
路９ｃは、Ａ／Ｄ変換された押し込み信号を内蔵された
演算プログラムに従って演算して硬さを算出して出力回
路９ｄに出力する。出力回路９ｄは、算出された硬さデ
ータを所定の出力形式のデータに加工して硬さ試験機１
に接続された出力装置１１に出力する。ここで、出力装
置１１は、例えば、硬さデータを画面表示する表示装
置、或いは硬さデータを紙に印字して出力する印刷装置
等である。
【００２４】次に、上記硬さ試験機による硬さ試験動作
について説明する。まず、電源投入後、荷重入力部（図
示省略）に設定荷重を入力する。すると、この設定荷重
信号が、荷重アーム作動制御部６５のサーボモータ駆動
回路６５ｄにＡ／Ｄ変換器６５ｂを介して出力される。
について説明する。まず、電源投入後、荷重入力部（図
示省略）に設定荷重を入力する。すると、この設定荷重
信号が、荷重アーム作動制御部６５のサーボモータ駆動
回路６５ｄにＡ／Ｄ変換器６５ｂを介して出力される。
【００２５】次いで、サーボモータ駆動回路６５ｄによ
って設定荷重信号に応じた駆動制御信号がサーボモータ
６１に出力され、この駆動制御信号に基づいてサーボモ
ータ６１が駆動する。そして、このサーボモータ６１の
駆動によりボールねじ６２が回転し、下方に作動する。
その際、ボールねじ６２に取り付けられた板ばね７と、
これと一体化された荷重アーム４が下方に軸回転し、荷
重アーム４の自由端に取り付けられた圧子３が試料ｓと
接触する。このとき、板ばね７と荷重アーム４との間の
溝部７ａの開き量がばね変位量信号としてばね変位量セ
ンサ６４によって計測され、このばね変位量信号が増幅
されて、Ａ／Ｄ変換器６５ｂを介して比較演算回路６５
ｃに出力される。
って設定荷重信号に応じた駆動制御信号がサーボモータ
６１に出力され、この駆動制御信号に基づいてサーボモ
ータ６１が駆動する。そして、このサーボモータ６１の
駆動によりボールねじ６２が回転し、下方に作動する。
その際、ボールねじ６２に取り付けられた板ばね７と、
これと一体化された荷重アーム４が下方に軸回転し、荷
重アーム４の自由端に取り付けられた圧子３が試料ｓと
接触する。このとき、板ばね７と荷重アーム４との間の
溝部７ａの開き量がばね変位量信号としてばね変位量セ
ンサ６４によって計測され、このばね変位量信号が増幅
されて、Ａ／Ｄ変換器６５ｂを介して比較演算回路６５
ｃに出力される。
【００２６】続いて、比較演算回路６５ｃによって、設
定ばね変位量信号とばね変位量信号とが比較され、その
比較結果がサーボモータ駆動回路６５ｄに出力される。
この比較結果に基づいて設定ばね変位量信号に近づくよ
うに駆動制御信号が修正されてサーボモータ６１に出力
される。サーボモータ６１は、この修正された駆動制御
信号に基づいて駆動する。このようなばね変位量センサ
６４の計測から、駆動制御信号の修正までの動作が閉ル
ープとして繰り返し行われることにより、サーボモータ
６１の駆動制御がなされ、これにより、所定時間圧子３
に作用する荷重が常に設定荷重に近い値に保たれる。
定ばね変位量信号とばね変位量信号とが比較され、その
比較結果がサーボモータ駆動回路６５ｄに出力される。
この比較結果に基づいて設定ばね変位量信号に近づくよ
うに駆動制御信号が修正されてサーボモータ６１に出力
される。サーボモータ６１は、この修正された駆動制御
信号に基づいて駆動する。このようなばね変位量センサ
６４の計測から、駆動制御信号の修正までの動作が閉ル
ープとして繰り返し行われることにより、サーボモータ
６１の駆動制御がなされ、これにより、所定時間圧子３
に作用する荷重が常に設定荷重に近い値に保たれる。
【００２７】所定時間経過後、圧痕の押込み深さが押込
み信号として押込み深さセンサ８によって測定され、こ
の押込み信号は、増幅器９ａにより増幅され、Ａ／Ｄ変
換器９ｂによりＡ／Ｄ変換され、演算回路９ｃに出力さ
れる。次いで、演算回路９ｃにより、Ａ／Ｄ変換された
押込み信号は内蔵された演算プログラムに従って演算さ
れて硬さが算出される。算出された硬さデータは、出力
回路９ｄを介して所定の出力装置１１から出力される。
み信号として押込み深さセンサ８によって測定され、こ
の押込み信号は、増幅器９ａにより増幅され、Ａ／Ｄ変
換器９ｂによりＡ／Ｄ変換され、演算回路９ｃに出力さ
れる。次いで、演算回路９ｃにより、Ａ／Ｄ変換された
押込み信号は内蔵された演算プログラムに従って演算さ
れて硬さが算出される。算出された硬さデータは、出力
回路９ｄを介して所定の出力装置１１から出力される。
【００２８】以上説明した本発明に係る圧痕形成機構に
よれば、荷重アーム４を下方に作動させる荷重アーム作
動部６が荷重アーム４の下方の本体部２に設けられ、圧
子３が荷重アーム４に直接取り付けられているので、圧
子３より上の構成を従来のものと比べて簡略化させるこ
とが出来ることとなって、この圧根形成機構を硬さ試験
機に具備することにより高さ方向のダウンサイジング化
が可能となる。更に、アーム回動力付与手段の一部を試
験機本体２内に収納することにより、よりコンパクト化
を図ることが出来る。
よれば、荷重アーム４を下方に作動させる荷重アーム作
動部６が荷重アーム４の下方の本体部２に設けられ、圧
子３が荷重アーム４に直接取り付けられているので、圧
子３より上の構成を従来のものと比べて簡略化させるこ
とが出来ることとなって、この圧根形成機構を硬さ試験
機に具備することにより高さ方向のダウンサイジング化
が可能となる。更に、アーム回動力付与手段の一部を試
験機本体２内に収納することにより、よりコンパクト化
を図ることが出来る。
【００２９】また、特に、回動力伝達手段によって、ア
ーム回動力付与手段からの力をアームに回動力として確
実に伝達できる。更に、アームへの回動力の付与は、電
気的作動手段により行われるので、従来のおもりとカム
機構によるアームの移動に比べてアームの回動を高精度
で制御することが出来る。加えて、本発明では、荷重ア
ームを用いる手法の採用とばね変形量により荷重制御が
行われるので、従来のロードセルを使用した荷重制御の
ように、ロードセルの変形量が圧子の押し込み量（即
ち、硬さ）に含まれるという構造上の欠点から生じる補
正制御を行わなくてもよく、精度よく圧子進入量を測定
することができる。これは、ダイナミックに圧子進入量
を計測し、硬度を算出する場合特に有利になる。
ーム回動力付与手段からの力をアームに回動力として確
実に伝達できる。更に、アームへの回動力の付与は、電
気的作動手段により行われるので、従来のおもりとカム
機構によるアームの移動に比べてアームの回動を高精度
で制御することが出来る。加えて、本発明では、荷重ア
ームを用いる手法の採用とばね変形量により荷重制御が
行われるので、従来のロードセルを使用した荷重制御の
ように、ロードセルの変形量が圧子の押し込み量（即
ち、硬さ）に含まれるという構造上の欠点から生じる補
正制御を行わなくてもよく、精度よく圧子進入量を測定
することができる。これは、ダイナミックに圧子進入量
を計測し、硬度を算出する場合特に有利になる。
【００３０】なお、上記実施の形態では、ばね変位量セ
ンサ６４、押込み深さセンサとして、ともにリニアスケ
ールを使用したが、これに限るものではなく、例えば、
ばね変位量センサとしてはコンデンサピック（電荷容量
型変位センサ）を用いたり、また、押込み深さセンサと
してはＬＶＤＴ（差動変圧器）、電気マイクロメータな
どを使用してもよい。また、出力装置１１は、硬さ試験
機１と別構成としたが、硬さ試験機１内に組み入れたも
のであってもよい。
ンサ６４、押込み深さセンサとして、ともにリニアスケ
ールを使用したが、これに限るものではなく、例えば、
ばね変位量センサとしてはコンデンサピック（電荷容量
型変位センサ）を用いたり、また、押込み深さセンサと
してはＬＶＤＴ（差動変圧器）、電気マイクロメータな
どを使用してもよい。また、出力装置１１は、硬さ試験
機１と別構成としたが、硬さ試験機１内に組み入れたも
のであってもよい。
【００３１】請求項１記載の発明によれば、アームの自
由端側を回動させるアーム回動力付与手段、押込み深さ
センサ、およびばね変位量センサがアームの下側に配置
されるとともに、圧子がアームに直接取り付けられてい
るので、従来の硬さ試験機のように、アームと圧子との
間が離れていて、この間に、アームを作動させる機構が
設けられているものに比べて、圧子よりも上の構成を簡
略化させることが出来ることとなって、この圧痕形成機
構を試験機に具備することにより試験機の高さ方向のダ
ウンサイジング化が図れる。
由端側を回動させるアーム回動力付与手段、押込み深さ
センサ、およびばね変位量センサがアームの下側に配置
されるとともに、圧子がアームに直接取り付けられてい
るので、従来の硬さ試験機のように、アームと圧子との
間が離れていて、この間に、アームを作動させる機構が
設けられているものに比べて、圧子よりも上の構成を簡
略化させることが出来ることとなって、この圧痕形成機
構を試験機に具備することにより試験機の高さ方向のダ
ウンサイジング化が図れる。
【００３２】請求項２記載の発明によれば、アーム回動
力付与手段の一部を本体部内に収納することにより、よ
りコンパクト化を図ることが出来る。
力付与手段の一部を本体部内に収納することにより、よ
りコンパクト化を図ることが出来る。
【００３３】請求項３記載の発明によれば、請求項１〜
３の何れか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、アームへの回動力の付与は、電気的
作動手段により行われるので、従来のおもりとカム機構
によるアームの移動に比べてアームの回動を高精度で制
御することが出来る。
３の何れか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、アームへの回動力の付与は、電気的
作動手段により行われるので、従来のおもりとカム機構
によるアームの移動に比べてアームの回動を高精度で制
御することが出来る。
【００３４】
【００３５】
【図１】本発明に係る硬さ試験機の要部構成を示す側面
図である。
図である。
【図２】本発明の荷重アーム作動制御部の要部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】本発明に係る硬さ算出機構部の要部構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図４】従来の硬さ試験機の要部構成を示す側面図であ
る。
る。
１ 硬さ試験機 ２ 本体部 ３ 圧子 ４ 荷重アーム ５ 試料台 ６ 荷重アーム作動部 ７ 板ばね ８ 押込み深さセンサ ９ 硬さ算出部 １０ 圧痕形成機構部 ２０ 硬さ算出機構部 ６１ サーボモータ（モータ） ６２ ボールねじ ６４ ばね変位量センサ 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２−5020 株式会 社アカシ相模工場内 (56)参考文献 特開 平10−73522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−44824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−114742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−168534（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−85256（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−36351（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【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硬さを測定する硬さ試験機におい
て、 本体部と、 前記本体部に回動自在に支持され、自由端部に前記圧子
が取り付けられるアームと、 前記アームに対し、該アームの自由端側を回動させ、前
記試料表面に圧痕を形成させるための押圧力を作用させ
るための力を付与するアーム回動力付与手段と、 前記圧子による押込み深さを計測する押込み深さセンサ
と、前記アーム回動力付与手段によって圧子に作用する力を
ばね変位量により計測するばね変位量センサと、 を備え、 前記アーム回動力付与手段、前記押込み深さセンサ、お
よび前記ばね変位量センサが前記アームの下側に配置さ
れていることを特徴とする硬さ試験機。 - 【請求項２】 前記アーム回動力付与手段の一部を、前
記本体部内に収納したことを特徴とする請求項１記載の
硬さ試験機。 - 【請求項３】 前記アーム回動力付与手段は、電気的作
動手段が作動することに基づいて前記アームに回転力を
付与することを特徴とする請求項１又は２記載の硬さ試
験機。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03891399A JP3170256B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 硬さ試験機 |
| US09/292,937 US6336359B1 (en) | 1999-02-17 | 1999-04-16 | Impression forming mechanism and hardness testing apparatus |
| DE69935307T DE69935307T2 (de) | 1999-02-17 | 1999-04-27 | Eindrücke erzeugender Mechanismus und Härtetest-Apparatur |
| EP99303272A EP1030171B1 (en) | 1999-02-17 | 1999-04-27 | Impression forming mechanism and hardness testing apparatus |
| US09/998,315 US6484570B2 (en) | 1999-02-17 | 2001-12-03 | Impression forming mechanism and hardness testing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03891399A JP3170256B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 硬さ試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000241327A JP2000241327A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3170256B2 true JP3170256B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=12538456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03891399A Expired - Fee Related JP3170256B2 (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 硬さ試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3170256B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2071314A2 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-17 | Mitutoyo Corporation | Hardness testing instrument and calibration method thereof |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP03891399A patent/JP3170256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2071314A2 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-17 | Mitutoyo Corporation | Hardness testing instrument and calibration method thereof |
| US8117892B2 (en) | 2007-12-07 | 2012-02-21 | Mitutoyo Corporation | Hardness testing instrument and calibration method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000241327A (ja) | 2000-09-08 |
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