JP4064011B2 - Rubber hardness tester with improved spring loading mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は改良されたバネ荷重機構を備えたゴム硬度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
JISK6253等で規定されているゴム硬度計(デュロメータ)において、硬さ測定値に対応する押針変位を検出する手段としては、機械式のものではダイヤルゲージ機構を用いた変位拡大機構が一般的であり、電子式あるいはデジタル式のものでは、光学式リニアゲージを用いたものが知られている(特開昭60─102540号公報、特開昭61─4942号公報)。またゴム硬度計のバネ荷重装置として片持ち梁状の板バネ、あるいはループ状の板バネを用い、この板バネの表面に歪ゲージを張りつけて板バネ表面の伸縮を検出することで、押針の変位を検出する方式も公知である(特開平1─284734号公報)。
【0003】
しかしながら、上記のようなダイヤルゲージ機構や光学式リニアゲージを用いた方式では、機構部分の摩擦や摩耗による変位検出誤差が発生し、片持ち梁状の板バネやループ状の板バネを用いた方式においては押針先端の横移動による誤差が発生するという問題がある。
【0004】
まず、ダイヤルゲージ機構を用いる方式では、変位検出用の可動部として一定方向に移動するスピンドルと、このスピンドルを保持する軸受けが必要であり、さらにスピンドルの変位を拡大機構に伝達するためのラック・ピニオン機構やその機構のための回り止めピンなども必要である。これらはいずれも本体ケースなどの固定部と摺動あるいは噛み合う形で接触し、作動時の摩擦によりやがて摩耗するため、摩耗そのものによるガタツキ及び変位検出誤差だけでなく、汚損によって摩擦力が著しく増大し、この摩擦力が原因となってスピンドルに連結された硬度計のバネ荷重装置の力が押針先端に伝達されず、試料を変形させるべき押針先端の力に大きな誤差を生じることになる。
【0005】
また、光学式リニアゲージを用いたものでも、スピンドルの軸受けとともに、リニアゲージの移動側ガラススケールを正しい位置に保持するための回り止めピンが必要であり、これらも作動時に摩擦を生じて上記と同様の誤差原因及び誤動作を招来することになる。
【0006】
一方、片持ち梁状の板バネ、あるいはループ状の板バネに歪ゲージを張りつけて変位を測定する方式では、固定部から押針先端までに軸受けや擦れ合い部がなく、摩擦及び摩耗の問題は生じないが、いずれも押針が固定部から中間を拘束されることなく、いわば吊り下げられた構造であるため、先端はかなり自由に横方向にも動いてしまう。このような動作状態はJISK6253等で規定された硬度計としての本来の動きから外れるだけでなく、押針先端に僅かな横方向の力が働いても板バネの表面に歪が生じ、歪ゲージはこれを押針先端の上下方向の変位による歪と区別せずに変位として検出してしまう。
【0007】
また、片持ち梁状の板バネでは、押針先端に垂直上向きの力だけが作用した場合でも、その先端は円弧状に動くので、上下の動きと同時に横方向にも動き、しかも押針の先端面は傾くことになる。このような挙動もまた硬度計本来の動きから外れ、測定上の誤差となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、押針とそれに連結された可動部と固定部との間に機械的接触及びそれに伴う摩擦がなく、しかも押針先端が横方向に揺動することのないバネ荷重機構と変位検出機構を備えたゴム硬度計を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のゴム硬度計は、押針の先端を垂直にゴム面にあてがい、この押針を直接又は間接的に自由端部で支持したバネ荷重機構の基端部を所定距離だけ前記ゴム面に接近させたとき、前記押針の先端によりゴム面に生じた窪みの深さからゴム硬度を求めるようにしたゴム硬度計において、
前記押針自体又は押針支持部材の前記先端から押針軸線に沿って後方に第1及び第2の距離だけ退いた二つの位置を、前記バネ荷重機構の自由端部による前記押針のための第1及び第2の支持位置とし、
前記バネ荷重機構は、主要部が長方形の板バネにおいて、その板バネの両側辺に沿い且つ平行して延びる対称配置スリットを形成する一対の長孔を有することにより両側バネ部と中央バネ部を区分してなる2枚の前記板バネを、前記押針のための第1及び第2の支持位置の間隔に対応する間隔で平行に維持し、各板バネの両側バネ部の各中間位置と、中央バネ部の中間位置のいずれか一方を前記バネ荷重機構の基端部としてゴム硬度計本体に関連固定するとともに、他方の中間位置を前記バネ荷重機構の自由端部として前記押針のための第1及び第2の支持位置の各々に接合したことを特徴とするものである。
【0010】
上記の構造において、各板バネの両側バネ部又は中央バネ部の中間位置は、それらバネ部の両端に対しては上下方向にのみ変位可能な板バネ素子となり、両側バネ部と中央バネ部は互いに板バネ部分で連なっているため、バネ荷重機構の自由端部とした両側又は中央バネ部の中間位置は、基端部である他方のバネ部の中間位置に対し、結局、上下方向にのみ変位することが可能となる。すなわち、前後左右の力に対しては、軸受けやガイド機構のような摺合的な位置保持手段を用いることなく、2枚の組み合わされた板バネが強い剛性を持った部材として働き、押針先端の前後左右方向の動きはほとんど生じない。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のバネ荷重機構に用いる板バネの平面形状を示すもので、実質上短冊形の細長板バネ片から形成された板バネ1には、その両側辺2、2に沿って平行に延びる対称配置された一対の長孔3を有する。この長孔3は両側バネ部4と中央バネ部5を区分するスリットを形成する。側辺2、2の各中間位置にはタブ6が連設され、これらのタブ周辺を3辺に含めた板バネ1両側部の中間正方形領域の中心に取り付け用の余裕孔7が形成される。中央バネ部5の中間位置にも取り付け用の余裕孔8が形成される。結局、板バネ1の形状は中央バネ部5の余裕孔8を中心として前後及び左右対称に仕上げられている。
【0012】
図2は上記の板バネを2枚、バネ荷重機構として押針に連結した構造を3面から見たものである。この場合、板バネ1a及び1bは上下に間隔をおいて、それらの両側バネ部、及び中央バネ部を対応するスペーサにより保持される。これらのスペーサは、それぞれ両側保持部材9及び中央保持部材10の一部をなしている。両側保持部材9は図2Cにおいて明らかな通り、上部ヨーク9a、一対のスペーサ9b、及び角座金9cからなっており、上部ヨーク9aの両脚部と一対のスペーサ9bの上端面との間に板バネ1aの両側中間部を挟み、さらに前記一対のスペーサ9bの下端面と角座金9cとの間に板バネ1bの両側中間部を挟んだものである。ヨーク9a両脚部の貫通ネジ孔及びスペーサ9bの貫通余裕孔には、それぞれ上部取り付けボルト11a及び下部取り付けボルト11bを、上方及び下方から挿入して前述した板バネの余裕孔7(図1)を貫通せしめることにより、これらの板バネ1a、1bを等間隔で平行に保持したものである。
【0013】
中央保持部材10は図2B及びCにおいて明らかな通り、上部座金10a、中央スペーサ10b、及び角形ナット10cからなり、上部座金10aと中央スペーサ10bの上端面との間に板バネ1aの中央部を挟み、さらにスペーサ10bの下端面と角形ナット10cとの間に板バネ1bの中央部を挟んだものである。スペーサ10bの貫通余裕孔と角形ナット10cには、上部座金10aを通じて上方より長ボルト12を挿入することにより、中央保持部材10を板バネ1a、1bとともに固定する。図2Bからよく理解できる通り、角形ナット10cには両翼部が形成され、常時はその裏面(ナット下端面)10eが、同図において部分的に示した硬度計ケーシングの下端軸孔部13の内部孔縁に当接・支持されるようになっている。
【0014】
角形ナット10cの下方から突出した長ボルト12の比較的長い先端部には内周ネジを有する押針用ジョイント管14の上部が係合する。ジョイント管14は前述した下端軸孔部13を遊通し、常時はその下端部が硬度計ケーシングの最下端部(図示せず)にほぼ対応した位置を占める。ジョイント管14内において長ネジ12以下の内周ネジには、押針15の本体ネジ部15aが挿入・固定され、ジョイント管14下端から露出した押針側のネジ部15a先端には、ナット16が係合してジョイント管14との係合状態を締結する。かくして、中央保持部材10、長ボルト12、ジョイント管14及びナット16は、一体となって押針15の支持部材を構成する。そして、中央保持部材10における座金10a/スペーサ10b間の位置は、押針先端からその軸方向に第1の距離だけ後退した板バネ1a自由端部による押針のための第1の支持位置となり、スペーサ10b/角形ナット16間の位置は押針先端から軸方向に第2の距離だけ後退した板バネ1b自由端部による押針のための第2の支持位置となる。
【0015】
上述した板バネ1a、1bと両側保持部材9及びジョイント管14を介して押針15を保持した中央保持部材10からなるバネ荷重機構は、板バネ1a、1bが平坦な定常状態において中央保持部材10の角形ナット10cが硬度計ケーシングの下端軸孔部13に当接・支持され、同部材10の下方移動、従って板バネの中央バネ部5の下向き凸型の湾曲は生じない。しかしながら、押針15が硬度計ケーシング、従って両側保持部材9に対して上向きに加圧されたときは、図2Bに仮想線で示すように、その加圧に任せて板バネ1a、1bにおける中央バネ部5の上向き凸型の湾曲、従って押針15が相対的に持ち上げられることを妨げられるものではない。この中央バネ部5の上向き凸型の湾曲は、両側バネ部4との接続部である板バネ両端を持ち上げつつ生ずるので、当該バネ部4は上向き凹型の湾曲を生ずるが、各板バネ1a、1bの一面性及び上下配置の結果として横方向の歪みは殆ど生じない。
【0016】
図3〜図5は前述したバネ荷重機構を収容した硬度計ケーシングの上面、側面、横断面をそれぞれ破断面又は半断面を合わせて示す図である。ケーシング本体17は、両側保持部材9の幅に対応する室内幅と深さ、及び板バネ1a、1bの長さに対応する室内長さを有する直方体の箱状をなし、上部取り付けボルト11aにより両側保持部材のヨーク9a両脚部を保持した蓋18を被せ、これを側縁ボルト19(図3)により固定保持することにより、バネ荷重機構の全体を収容保持するものである。
【0017】
前述したケーシングの下端軸孔部13は、ケーシング本体の底板部17aの中央部から下方に突出した大ボス部17bの貫通ネジ孔20に下方よりねじ込まれる本体部と、そのねじ込み先端側において中央保持部材10の角形ナット10cを支持する小ボス部13a、及びそのねじ込み後端側から前記大ボス部17bの厚みにほぼ対応する範囲において下方に突出する外径縮小部13bを有するネジブロックからなり、そのねじ込み位置を調整することによって板バネ1a、1bにバイアス撓みを与え、押針15にかかる初期荷重を設定するものである。但し、図4及び図5に示す状態は、中央保持部材10に支持された板バネ1a、1bの中央バネ部5が、両側バネ部4、4と同一の水平面内に維持されたゼロバイアス状態であり、押針15への初期荷重はゼロである。
【0018】
外径縮小部13bの外周と貫通ネジ孔20の内周(ネジ面)との間には十分な厚みの環状空間が形成され、貫通ネジ孔20の内周には中空部21aを有するプラグヘッド21の先端部における外周ネジ21bがネジ係合し、外径縮小部13bの外周はプラグヘッド21の中空部21aを形成する内周面に余裕を持って対応する。プラグヘッド21の下端面部中央には、押針15及びネジ部15aの配置及び通過を許容する中央孔を有し、ネジ部15aを締結したナット16はプラグヘッド21の中空部21a内に位置する。
【0019】
特に図3から明らかなとおり、例えば、板バネ1aの中央バネ部5において、長手方向の中間(バネ荷重機構取り付け位置)よりも少しだけ右側に寄った位置に歪ゲージ22が張りつけられる。板バネの撓み量と各表面の歪みはその位置ごとに比例するため、歪ゲージ位置は撓み変位を生ずる限り何処でもよいことになり、前述のとおり2枚の板バネ1a、1bの平行維持作用と相まって板バネ面方向の歪も殆ど生じないが、押針15先端に強い横方向の力が働いて板バネ表面に歪みが生ずる恐れのあるときは、2個、4個又は6個等の歪ゲージを板バネ上に前後左右対照的に配置すると、これらの歪ゲージの出力の横方向成分が互いに相殺し、誤差への影響を微小に抑えることができる。なお、変位測定手段としては歪ゲージの外種々のものが存在するが、例えば、非接触の変位測定手段として渦電式センサがある。
【0020】
下側の板バネ1bには、スリット3が存在する範囲内においてこの板バネに交差する上下2枚の架橋板からなる位置調整自在なバネ定数調整機構23が、スリット内に位置するビス24により板バネ1bを挟んで固定されるようになっている。バネ定数調整機構23が締結・固定されると、板バネはこの機構より外側では撓まなくなり、その位置に応じて異なったバネ定数を発揮することになる。図示しないが、図3及び図4に示す硬度計の左側においても同様な調整機構を配置し、左右対称的に調整すべきである。
【0021】
以上述べた実施例の硬度計は、被検ゴム(図示せず)の表面に押針15の先端を垂直にあてがい、プラグヘッド21の先端面が同ゴム面に当たるまで押し下げられると、ゴム硬度、即ちゴム面の窪みにくさに応じて押針15が相対的に持ち上げられ、図2で示したように板バネ1a、1bの撓みを生じ、その撓みに応じた歪ゲージ22の出力が適当な増幅回路において増幅され、かつ適当な表示計においてゴム硬度として表示される。
【0022】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明によれば2枚の板バネを主体とする改良されたバネ荷重機構を用い、可動部と固定部との間の機械的接触とそれに伴う摩擦がなく、かつ押針先端が横方向に揺動しないゴム硬度計を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のゴム硬度計に用いる板バネの平面形状の一例を示す平面図である。
【図2】図1の板バネを2枚用いた本発明のバネ荷重機構の実施例を示す平面図(A)、縦断面(B)、及び一部側面を含む中央横断面図(C)である。
【図3】本発明のバネ荷重機構を含むゴム硬度計の一部破断及び断面を含む平面図である。
【図4】図3に示したゴム硬度計の一部破断及び縦断面を含む側面図である。
【図5】左半部を図4のA−A矢視断面とし、右半部を図4のB−B矢視断面として示した断面図である。
【符号の説明】
1 板バネ
3 長孔
4 両側バネ部
5 中央バネ部
6 タブ
7、8 余裕孔
9 両側保持部材
10 中央保持部材
9a 上部ヨーク
9b スペーサ
9c 角座金
11a 上部取り付けボルト11a
11b 下部取り付けボルト11b
12 長ボルト12
13 下端軸孔部
14 押針用ジョイント管
15 押針
16 ナット
17 ケーシング本体
18 蓋
21 プラグヘッド
22 歪ゲージ
23 バネ定数調整機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber hardness tester having an improved spring load mechanism.
[0002]
[Prior art]
In the rubber hardness tester (durometer) defined by JISK6253 etc., as a means for detecting the needle displacement corresponding to the hardness measurement value, a mechanical type is generally a displacement enlargement mechanism using a dial gauge mechanism. There are known electronic and digital types using an optical linear gauge (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-102540 and 61-4942). In addition, a cantilever-shaped leaf spring or loop-shaped leaf spring is used as a spring load device for the rubber hardness tester, and a strain gauge is attached to the surface of the leaf spring to detect expansion and contraction of the leaf spring surface. A method for detecting the displacement of the lens is also known (Japanese Patent Laid-Open No. 1-284734).
[0003]
However, in the method using the dial gauge mechanism or the optical linear gauge as described above, a displacement detection error due to friction or wear of the mechanism portion occurs, and a cantilever-like leaf spring or a loop-like leaf spring is used. In the system, there is a problem that an error occurs due to the lateral movement of the needle tip.
[0004]
First, the method using a dial gauge mechanism requires a spindle that moves in a certain direction as a movable part for detecting displacement, and a bearing that holds the spindle, and a rack for transmitting the displacement of the spindle to the enlargement mechanism. A pinion mechanism and a detent pin for the mechanism are also required. All of them come into contact with fixed parts such as the main body case in a sliding or meshing manner, and eventually wear due to friction during operation.Therefore, not only the rattling and displacement detection error due to the wear itself but also the frictional force significantly increases due to fouling. Due to this frictional force, the force of the spring load device of the hardness meter connected to the spindle is not transmitted to the tip of the push needle, and a large error occurs in the force at the tip of the push needle to deform the sample.
[0005]
Even with an optical linear gauge, it is necessary to have a non-rotating pin for holding the glass scale on the moving side of the linear gauge in the correct position along with the spindle bearing. The same error cause and malfunction will be caused.
[0006]
On the other hand, in the method of measuring displacement by attaching a strain gauge to a cantilever leaf spring or loop leaf spring, there is no bearing or rubbing portion from the fixed part to the tip of the push needle, and there is a problem of friction and wear. In either case, since the push needles are suspended from the fixed portion without being restrained in the middle, so to speak, the tip moves considerably freely in the lateral direction. Such an operating state not only deviates from the original movement as a hardness tester specified by JISK6253, etc., but even if a slight lateral force acts on the tip of the push needle, the surface of the leaf spring is distorted, and the strain gauge Detects this as a displacement without distinguishing it from the distortion caused by the vertical displacement of the tip of the push needle.
[0007]
In addition, with a cantilever-shaped leaf spring, even when only a vertical upward force is applied to the tip of the push needle, the tip moves in an arc shape, so that it moves in the horizontal direction simultaneously with the up and down movement, and the push needle The tip surface is inclined. Such behavior also deviates from the original movement of the hardness meter, resulting in measurement errors.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a spring load mechanism that does not cause mechanical contact and accompanying friction between the push needle, the movable part connected thereto, and the fixed part, and that the tip of the push needle does not swing laterally. A rubber hardness meter having a displacement detection mechanism is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the rubber hardness tester according to the present invention has a proximal end portion of a spring load mechanism in which a tip of a push needle is vertically applied to a rubber surface and the push needle is supported directly or indirectly by a free end. In a rubber hardness meter in which the rubber hardness is determined from the depth of the depression generated in the rubber surface by the tip of the push needle when the rubber surface is brought close to the rubber surface by a predetermined distance,
Two positions retreated backward by a first and second distances along the axis of the push needle from the tip of the push needle itself or the push needle support member are used for the push needle by the free end of the spring load mechanism. The first and second support positions of
The spring load mechanism is a leaf spring having a rectangular main portion, and has a pair of elongated holes that form symmetrically arranged slits extending along and parallel to both sides of the leaf spring, thereby separating the spring portions on both sides and the center spring portion. The two leaf springs thus divided are maintained in parallel at an interval corresponding to the interval between the first and second support positions for the push needle, and each intermediate position of the spring portions on both sides of each leaf spring One of the intermediate positions of the central spring portion is fixed to the rubber hardness tester main body as the base end portion of the spring load mechanism, and the other intermediate position is used as the free end portion of the spring load mechanism for the push needle. The first and second support positions are joined to each other.
[0010]
In the above structure, the middle position between the two side spring parts or the central spring part of each leaf spring is a leaf spring element that can be displaced only in the vertical direction with respect to both ends of the spring parts. Since the leaf springs are connected to each other, the middle position of both sides or the central spring part, which is the free end of the spring load mechanism, is only in the up-down direction with respect to the middle position of the other spring part, which is the base end part. It can be displaced. That is, for the front / rear / right / left forces, the combined leaf springs work as a highly rigid member without using sliding position holding means such as bearings or guide mechanisms, There is almost no movement in the front / rear and left / right directions.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a planar shape of a leaf spring used in the spring load mechanism of the present invention. A
[0012]
FIG. 2 shows a structure in which two plate springs are connected to a push needle as a spring load mechanism as viewed from three sides. In this case, the
[0013]
2B and C, the
[0014]
The upper part of the pusher
[0015]
The spring load mechanism including the
[0016]
3-5 is a figure which shows the upper surface of the hardness meter casing which accommodated the spring load mechanism mentioned above, a side surface, and a cross section, respectively, combining a fracture surface or a half section. The
[0017]
The lower end
[0018]
An annular space having a sufficient thickness is formed between the outer periphery of the outer
[0019]
As is clear from FIG. 3 in particular, for example, in the
[0020]
The
[0021]
In the hardness meter of the embodiment described above, when the tip of the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an improved spring load mechanism mainly composed of two leaf springs is used, there is no mechanical contact between the movable part and the fixed part and the accompanying friction, and the push needle A rubber hardness tester whose tip does not swing laterally is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an example of a planar shape of a leaf spring used in a rubber hardness meter of the present invention.
2A is a plan view showing an embodiment of the spring load mechanism of the present invention using two leaf springs of FIG. 1, FIG. 2B is a longitudinal cross section, and FIG. It is.
FIG. 3 is a plan view including a partial fracture and a cross section of a rubber hardness meter including a spring load mechanism of the present invention.
4 is a side view including a partially broken and vertical cross section of the rubber hardness tester shown in FIG. 3;
5 is a cross-sectional view in which the left half is a cross section taken along the line AA in FIG. 4 and the right half is a cross section taken along the line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
11b
12
13 Lower end
Claims (1)
前記押針自体又は押針支持部材の前記先端から押針軸線に沿って後方に第1及び第2の距離だけ退いた二つの位置を、前記バネ荷重機構の自由端部による前記押針のための第1及び第2の支持位置とし、
前記バネ荷重機構は、主要部が長方形の板バネにおいて、その板バネの両側辺に沿い且つ平行して延びる対称配置スリットを形成する一対の長孔を有することにより両側バネ部と中央バネ部を区分してなる2枚の前記板バネを、前記押針のための第1及び第2の支持位置の間隔に対応する間隔で平行に維持し、各板バネの両側バネ部の各中間位置と、中央バネ部の中間位置のいずれか一方を前記バネ荷重機構の基端部としてゴム硬度計本体に関連固定するとともに、他方の中間位置を前記バネ荷重機構の自由端部として前記押針のための第1及び第2の支持位置の各々に接合したことを特徴とするゴム硬度計。When the tip end of the push needle is vertically applied to the rubber surface and the base end portion of the spring load mechanism supporting the push needle directly or indirectly at the free end is brought close to the rubber surface by a predetermined distance, the push needle In the rubber hardness tester, where the rubber hardness is determined from the depth of the depression generated on the rubber surface by the tip of
Two positions retreated backward by a first and second distances along the axis of the push needle from the tip of the push needle itself or the push needle support member are used for the push needle by the free end of the spring load mechanism. The first and second support positions of
The spring load mechanism is a leaf spring having a rectangular main portion, and has a pair of elongated holes that form symmetrically arranged slits extending along and parallel to both sides of the leaf spring, thereby separating the spring portions on both sides and the center spring portion. The two leaf springs thus divided are maintained in parallel at an interval corresponding to the interval between the first and second support positions for the push needle, and each intermediate position of the spring portions on both sides of each leaf spring One of the intermediate positions of the central spring portion is fixed to the rubber hardness tester main body as the base end portion of the spring load mechanism, and the other intermediate position is used as the free end portion of the spring load mechanism for the push needle. A rubber hardness tester bonded to each of the first and second support positions.
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