JP6016626B2 - 硬さ試験機 - Google Patents

Description

本発明は、硬さ試験機に関する。

従来、ビッカース硬さ試験機やロックウェル硬さ試験機など、平面形状がひし形形状の圧子や先端が円錐又は球形状などの圧子を用いて試料の表面に試験力を負荷し、多角形のくぼみを形成させることによって試料の硬さを測定する硬さ試験機が知られている。例えば、レバー式の硬さ試験機の場合、重錘を利用して試料の表面に試験力が負荷される。

具体的には、従来の硬さ試験機１０１では、図１０に示すように、重錘１０３に作用する重力により荷重レバー１０２が回動し、先端部に圧子１０４を備えた圧子軸１０４ａに所定の荷重が負荷される。そして、圧子軸１０４ａに負荷された荷重は圧子１０４に伝えられ、試料台１０５に載置された試料Ｓにくぼみを形成させるための試験力となる。
硬さ試験機１０１の重錘１０３は、複数個の重錘１０３１、１０３２、１０３３が鉛直方向に積み重ねられて配置されるとともに、各重錘１０３１、１０３２、１０３３の中空部を軸部材１６１が貫通している。従って、硬さ試験機１０１の重錘１０３は、鉛直方向に長い形状となっている。

また、図１１に示すように、硬さ試験機１０１の重錘１０３と比較して、重錘２０３の形状を鉛直方向にコンパクトにした硬さ試験機２０１も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２６８８３号公報

しかしながら、圧子はダイヤモンド等の高価な材料により形成された部品であり、試料との接触による破損事故等を防ぐためにも、試験待機時における圧子先端と試料との距離を大きくとらなければならない。圧子先端と試料との距離を大きくとった場合、試験を行う際の試料までの距離が大きくなるため、圧子軸のストロークを大きくする必要がある。圧子軸は荷重レバーの動作に追従しているため、圧子軸のストロークを大きくすれば当然に荷重レバーの旋回量が大きくなる。
従来の図１０に示す硬さ試験機１０１の場合、例えば、重錘１０３１のみ、又は重錘１０３１と１０３２、或いは重錘１０３１、１０３２、１０３３を組み合わせることにより、様々な試験力で圧子１０４を負荷するためには、重錘１０３１、１０３２、１０３３間の隙間Ｐ１の大きさを荷重レバー１０２の旋回による重錘１０３の動作ストローク以上にする必要がある。このため、圧子軸１０４ａのストロークを大きくした場合、荷重レバー１０２の旋回による重錘１０３の動作ストロークはてこ比の分だけ拡大され、更に重錘１０３の段数分だけ隙間Ｐ１の大きさが増加する。例えば、てこ比が１０倍、重錘１０３の段数が１０段の場合、圧子軸１０４ａのストロークを１ｍｍ増加させようとすると、１ｍｍ×１０（倍）×（１０−１）（段）＝９０ｍｍ分のスペースを確保する必要があるため、試験機全体のコンパクト化を実現することができないという問題がある。

また、従来の図１１に示す硬さ試験機２０１の場合、重錘２０３を鉛直方向にコンパクト化することは可能であるが、重錘２０３の水平方向の位置が安定しないという問題がある。具体的には、図１２に示すように、各重錘２０３１、２０３２、２０３３は、各重錘２０３１、２０３２、２０３３間の水平方向の隙間Ｐ２分だけ水平方向にずれる余地があり、例えば繰り返し硬さ試験を行った場合などに、位置決めの基準となる軸部材２６１に対して各重錘２０３１、２０３２、２０３３の水平方向での位置ずれが発生してしまうことがあり、例えば、負荷に使用する重錘と使用しない重錘とが干渉するため、正しい試験力を発生させることができない虞が生じる。

本発明は、試験機全体のコンパクト化を実現しつつ、正確な試験力を発生させることが可能な硬さ試験機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
前記圧子を介して前記試料に前記所定の試験力を負荷する複数の重錘と、
前記複数の重錘に働く重力を前記試験力として前記圧子に伝達する伝達機構部と、
前記試験力を負荷する重錘を切り換えることにより前記試験力の大きさを切り換える試験力切換部と、を備え、
前記複数の重錘は、鉛直方向に積み重ねられて配置され、
前記複数の重錘は、
水平方向中央部を鉛直方向に貫通した中空部と、
直下に配置された重錘を収容可能に形成された収容部と、をそれぞれ備え、
前記重錘の外面には、外テーパ部が設けられ、
前記収容部の内面には、収容された重錘の前記外テーパ部を係止して当該重錘の水平方向の移動を規制する内テーパ部が設けられ、
前記伝達機構部は、
前記中空部を貫通する軸部材と、
前記軸部材の下端部に設けられ、最下の前記重錘の収容部に収容されて当該重錘を係止可能な重錘係止部と、を備え、
前記重錘係止部は、前記最下の重錘の前記内テーパ部を係止して当該最下の重錘の水平方向の移動を規制する係止用テーパ部を備え、
前記中空部と前記軸部材との間に所定の隙間が確保されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記複数の重錘は、鉛直方向に積み重ねられた状態で円錐台形状をなすように形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記試験力切換部は、
前記複数の重錘の下方であって前記複数の重錘と同心上に回転可能に配置され、回転角度に応じて水平方向の幅が変化するように形成されたカム部材と、
前記カム部材を挟んで前記水平方向に互いに点対称となるように配置され、一端部が鉛直軸回りに回動自在な一対の部材により形成され、前記重錘を支持する重錘支持部と、を備え、
前記重錘支持部は、他端部が前記カム部材側に閉じるように常時付勢され、前記カム部材の回転により、前記一端部が回動することにより前記他端部間の距離を変化させて前記複数の重錘のうち支持する対象の重錘を切り換えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記試験力切換部は、前記複数の重錘の下端部を支持可能に配置され、開口している端部側に向けて幅広になるように形成された切欠部を有するとともに、当該切欠部の開口端部が形成されている方向に進退可能に構成され、
前記試験力切換部を前記切欠部の開口端部が形成されている方向に進退させることで、前記複数の重錘のうち支持する対象の重錘を切り換えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の重錘を収容部に収容しながら鉛直方向に積み重ねることができるので、重錘を鉛直方向にコンパクト化することができることとなって、試験機全体のコンパクト化を実現することができる。また、複数の重錘に内テーパ部及び外テーパ部が備えられ、重錘係止部に係止用テーパ部が備えられているので、複数の重錘の水平方向の移動を規制することができることとなって、複数の重錘の水平方向での位置ずれを防止することができ、正確な試験力を発生させることができる。

本発明に係る硬さ試験機の全体構成を示す右側面図である。 初期状態における重錘及び試験力切換機構の構成を示す断面図である。 初期状態における試験力切換機構の構成を示す平面図である。 カム部材が所定の角度（９０°未満）回転した後の重錘及び試験力切換機構の構成を示す断面図である。 カム部材が所定の角度（９０°未満）回転した後の試験力切換機構の構成を示す平面図である。 カム部材が９０°回転した後の重錘及び試験力切換機構の構成を示す断面図である。 カム部材が９０°回転した後の試験力切換機構の構成を示す平面図である。 重錘の一変形例を示す断面図である。 試験力切換機構の一変形例を示す底面図である。 従来の硬さ試験機の全体構成を示す右側面図である。 従来の硬さ試験機の全体構成を示す右側面図である。 図１１の硬さ試験機の重錘の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図中のＸ方向を左右方向とし、Ｙ方向を前後方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。また、Ｘ−Ｙ面を水平面とする。

硬さ試験機１は、例えば、圧子４の平面形状が矩形状に形成されたビッカース硬さ試験機であり、図１〜図７に示すように、伝達機構部としての荷重レバー２と、重錘３と、圧子軸４ａの先端部に備えられた圧子４と、試料台５と、試験力切換部としての試験力切換機構６と、を備えて構成されている。

荷重レバー２は、前端部が硬さ試験機１の試験機本体１ａに回動自在に支持されている。荷重レバー２の後端部には、軸部材２１を介して重錘３が吊るされている。荷重レバー２は、重錘３が重力により下方向に移動することにより、時計回り下方向に回動する。そして、この荷重レバー２の下方向への回動に伴って、圧子軸４ａに所定の荷重が作用し、圧子軸４ａは軸下方向に移動する。

重錘３は、複数個（本実施形態では４個）の重錘３１、３２、３３、３４が鉛直方向に積み重ねられて配置され、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷することができる。そして、重錘３は、試験力切換機構６によって試験力を負荷する重錘３１、３２、３３、３４を切り換えることができるようになっている。

重錘３は、図２に示すように、それぞれ異なる所定の重量を有する重錘３１、３２、３３、３４が、軽い順に鉛直方向に積み重ねられて配置され、各重錘３１、３２、３３、３４が積み重ねられた状態で略円錐台形状をなすように形成されている。各重錘３１、３２、３３、３４には、水平方向中央部を鉛直方向に貫通した中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａが設けられており、この中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを軸部材２１が貫通している。中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａは、軸部材２１よりも幅広に形成されており、中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａと軸部材２１との間には隙間Ｐが形成されるようになっている。また、重錘３１、３２、３３、３４は、それぞれ下面に、直下に配置された重錘を収容可能に略凹状に形成された収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂを有している。これにより、収容部３１ｂは、重錘３１の直下にある重錘３２を収容することができ、収容部３２ｂは、重錘３２の直下にある重錘３３を収容することができ、収容部３３ｂは、重錘３３の直下にある重錘３４を収容することができるようになっている。また、各収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂの内面には、内テーパ部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃが形成され、各重錘３１、３２、３３、３４の外面には、外テーパ部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄが形成されている。内テーパ部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃは、収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂに収容された重錘３２、３３、３４の外テーパ部３２ｄ、３３ｄ、３４ｄを係止して当該重錘３２、３３、３４の水平方向の移動を規制する。また、最下の重錘３４の収容部３４ｂは、軸部材２１の下端部に設けられた重錘係止部２２を収容することができるようになっている。重錘係止部２２は、最下の重錘３４の内テーパ部３４ｃを係止して当該最下の重錘３４の水平方向の移動を規制するテーパ部２２ａが形成されている。これにより、軸部材２１を介して、各重錘３１、３２、３３、３４を鉛直方向に積み重ねて配置することができるようになっている。即ち、荷重レバー２、軸部材２１、及び重錘係止部２２は、複数の重錘３１、３２、３３、３４に働く重力を試験力として圧子４に伝達する伝達機構部として機能する。

なお、重錘３は、重力により下方向に移動する際、荷重レバー２に連動して移動することとなるため、円弧を描くように下方向に移動する。従って、中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａと軸部材２１との間に形成された隙間Ｐ分だけ各重錘３１、３２、３３、３４が水平方向にずれる虞が生じる。しかしながら、本実施形態では、内テーパ部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、外テーパ部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ、及びテーパ部２２ａが形成されており、重錘３１、３２、３３、３４の水平方向の移動が規制されているため、重錘３１、３２、３３、３４の水平方向への位置ずれを防止することができるようになっている。

圧子軸４ａの先端部に備えられた圧子４は、荷重レバー２の回動による圧子軸４ａの軸下方向への移動に伴って、下方に設けられた試料台５上に載置された試料Ｓに向けて移動され、試料Ｓを所定の試験力で押圧する。圧子４が試料Ｓを所定の試験力で押圧することにより、試料Ｓの表面にくぼみが形成される。なお、本実施形態では、圧子４として、ビッカース用の四角錐圧子（対面角が１３６±０．５°）を使用する。
試料台５は、上面に載置される試料Ｓを、試料固定部（図示略）で固定する。

試験力切換機構６は、図２〜図７に示すように、カム部材６１と、重錘支持部６２と、を備えて構成される。
カム部材６１は、平面視Ｓ字状に形成され、複数の重錘３１、３２、３３、３４の下方であって複数の重錘３１、３２、３３、３４と同心上に回転可能に配置されている。カム部材６１は、モータ（図示略）などの駆動手段により、Ｓ字の中心部に設けられた回転軸６１ａを中心として水平方向に回転自在に構成されている。カム部材６１は、回転角度に応じて水平方向（左右方向）の幅Ｈが変化するように形成されている。具体的には、カム部材６１は、図２及び図３に示すように、初期状態において、左右方向の幅Ｈが最も狭くなるようになっている。また、カム部材６１は、図４〜７に示すように、回転に伴って徐々に左右方向の幅Ｈが広くなるようになっており、初期状態から９０°回転した状態（図６及び図７参照）で、左右方向の幅Ｈが最も広くなるようになっている。

重錘支持部６２は、一対の略角柱状の部材が、カム部材６１を挟んで水平方向に互いに点対称となるように配置されている。重錘支持部６２は、一端部が鉛直軸である回転軸６２ａ回りに回動自在な一対の部材により形成されている。重錘支持部６２は、バネなどの弾性部材により他端部がカム部材６１側に閉じるように常時付勢されている。これにより、重錘支持部６２は、カム部材６１に常時当接して挟持するようになっている。そして、重錘支持部６２は、カム部材６１の回転により当該カム部材６１の左右方向の幅Ｈが広くなることに伴って、カム部材６１側に閉じる付勢力に抗して外方に広げられるようになっている。即ち、重錘支持部６２は、カム部材６１の回転により、一端部が回動することにより他端部間の距離を変化させることとなる。
また、重錘支持部６２は、上下方向への移動が規制されており、上面に重錘３を載置して支持することができるようになっている（図２、図４、図６参照）。そして、重錘支持部６２が、カム部材６１の回転に伴って外方に広げられることにより、重錘支持部６２上に載置される重錘３の数を調節し、荷重を選択することができるようになっている（図２〜図７参照）。即ち、重錘支持部６２は、他端部間の距離を変化させて複数の重錘３１、３２、３３、３４のうち支持する対象の重錘３１、３２、３３、３４を切り換える。
即ち、試験力切換機構６は、試験力を負荷する重錘３１、３２、３３、３４を切り換えることにより、試験力を切り換えることができる。

次に、本実施形態に係る硬さ試験機１において、試験力切換機構６を利用した試験力の切り換え方法について、図２〜図７を参照して説明する。
図２及び図３に示す初期状態においては、重錘３１、３２、３３、３４は全て重錘支持部６２上に載置されているため、重錘係止部２２に対して荷重がかかっていない。従って、初期状態では、荷重レバー２に対して下方向への荷重がかかっていない状態となっている。
この状態において、使用者は、カム部材６１を所定の角度だけ回転させ、重錘支持部６２の位置を調節する。
例えば、図４及び図５に示すように、重錘支持部６２を重錘３１及び重錘３２が載置される位置に移動させた場合、重錘係止部２２に対して重錘３３及び重錘３４分の荷重がかかるようになる。従って、図４及び図５に示す例では、荷重レバー２に対して重錘３３及び重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになる。なお、図示は省略するが、重錘支持部６２の位置を重錘３１のみが載置される位置に調節すれば、荷重レバー２に対して重錘３２、重錘３３及び重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになり、重錘３１、重錘３２、及び重錘３３が載置される位置に調節すれば、荷重レバー２に対して重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになる。
また、例えば、図６及び図７に示すように、カム部材６１を初期状態から９０°回転させ、重錘支持部６２を重錘３１、３２、３３、３４がいずれも載置されない位置まで移動させた場合、重錘係止部２２に対して全ての重錘３１、３２、３３、３４分の荷重がかかるようになる。従って、図６及び図７に示す例では、荷重レバー２に対して全ての重錘３１、３２、３３、３４分の下方向への荷重がかかるようになる。
以上のように、使用者は、カム部材６１を適宜回転させ、重錘支持部６２の位置を調節することで、重錘支持部６２上に載置される重錘３の数を調節し、荷重レバー２にかかる荷重を選択することができるようになっている。

以上のように、本実施形態に係る硬さ試験機１は、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する複数の重錘３１、３２、３３、３４と、複数の重錘３１、３２、３３、３４に働く重力を試験力として圧子４に伝達する伝達機構部（荷重レバー２、軸部材２１、重錘係止部２２）と、試験力を負荷する重錘３１、３２、３３、３４を切り換えることにより試験力の大きさを切り換える試験力切換機構６と、を備える。そして、複数の重錘３１、３２、３３、３４は、鉛直方向に積み重ねられて配置され、水平方向中央部を鉛直方向に貫通した中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａと、直下に配置された重錘を収容可能に形成された収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂと、をそれぞれ備える。また、重錘３１、３２、３３、３４の外面には、外テーパ部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄが設けられ、収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂの内面には、収容された重錘３２、３３、３４の外テーパ部３２ｄ、３３ｄ、３４ｄを係止して当該重錘３２、３３、３４の水平方向の移動を規制する内テーパ部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃが設けられている。また、伝達機構部は、中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａを貫通する軸部材２１と、軸部材２１の下端部に設けられ、最下の重錘３４の収容部３４ｂに収容されて当該重錘３４を係止可能な重錘係止部２２と、を備える。また、重錘係止部２２は、最下の重錘３４の外テーパ部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄを係止して当該最下の重錘３４の水平方向の移動を規制するテーパ部２２ａを備える。また、中空部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａと軸部材２１との間に所定の隙間Ｐが確保されている。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、複数の重錘３１、３２、３３、３４を収容部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂに収容しながら鉛直方向に積み重ねることができるので、重錘３を鉛直方向にコンパクト化することができることとなって、試験機全体のコンパクト化を実現することができる。また、複数の重錘３１、３２、３３、３４に内テーパ部３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ及び外テーパ部３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄが備えられ、重錘係止部２２にテーパ部２２ａが備えられているので、複数の重錘３１、３２、３３、３４の水平方向の移動を規制することができることとなって、複数の重錘３１、３２、３３、３４の水平方向での位置ずれを防止することができ、正確な試験力を発生させることができる。

また、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、複数の重錘３１、３２、３３、３４は、鉛直方向に積み重ねられた状態で円錐台形状をなすように形成されているので、複数の重錘３１、３２、３３、３４間の水平方向の隙間を排除することができることとなって、より確実に複数の重錘３１、３２、３３、３４の水平方向での位置ずれを防止することができ、より正確な試験力を発生させることができる。

また、本実施形態に係る硬さ試験機１は、試験力切換機構６は、複数の重錘３１、３２、３３、３４の下方であって複数の重錘３１、３２、３３、３４と同心上に回転可能に配置され、回転角度に応じて水平方向の幅が変化するように形成されたカム部材６１と、カム部材６１を挟んで水平方向に互いに点対称となるように配置され、一端部が回転軸６２ａ回りに回動自在な一対の部材により形成され、重錘３１、３２、３３、３４を支持する重錘支持部６２と、を備える。そして、重錘支持部６２は、他端部がカム部材６１側に閉じるように常時付勢され、カム部材６１の回転により、一端部が回動することにより他端部間の距離を変化させて複数の重錘３１、３２、３３、３４のうち支持する対象の重錘３１、３２、３３、３４を切り換える。
従って、本実施形態に係る硬さ試験機１によれば、試験力切換機構６は、カム部材６１及び重錘支持部６２という簡易な構成で実現されるので、部品数を削減することができることとなって、コストを削減することができる。また、Ｓ字状に形成されたカム部材６１を利用することにより、最大９０°の回転で試験力の切り替えを実現することができることとなって、カム部材６１の回転量（回転角度）を容易に把握することができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（変形例１）
例えば、図８に示す例では、実施形態と比べ、重錘３の形状が異なっている。なお、説明の簡略化のため、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
具体的には、図８に示す例では、重錘７は、それぞれ異なる所定の重量を有する複数個（本例では３個）の重錘７１、７２、７３が鉛直方向に積み重ねられて配置され、各重錘７１、７２、７３が積み重ねられた状態で略円柱形状をなすように形成されている。各重錘７１、７２、７３には、水平方向中央部を鉛直方向に貫通した中空部７１ａ、７２ａ、７３ａが設けられている。中空部７１ａ、７２ａ、７３ａは、軸部材２１よりも幅広に形成されており、中空部７１ａ、７２ａ、７３ａと軸部材２１との間には隙間Ｐが形成されるようになっている。また、重錘７１、７２、７３は、それぞれ下面に、直下に配置された重錘を収容可能に略凹状に形成された収容部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂを有している。これにより、収容部７１ｂは、重錘７１の直下にある重錘７２を収容することができ、収容部７２ｂは、重錘７２の直下にある重錘７３を収容することができるようになっている。また、収容部７３ｂは、重錘係止部２２を収容することができるようになっている。また、各収容部７１ｂ、７２ｂ、７３ｂの内面には、内テーパ部７１ｃ、７２ｃ、７３ｃが形成され、各重錘７１、７２、７３の外面には、外テーパ部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄが形成され、最下の重錘７３の内テーパ部７３ｃは、重錘係止部２２のテーパ部２２ａに係止されている。これにより、軸部材２１を介して、各重錘７１、７２、７３を鉛直方向に積み重ねて配置することができるようになっている。
本変形例１では、内テーパ部７１ｃ、７２ｃ、７３ｃ、外テーパ部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄ、及びテーパ部２２ａが形成されており、重錘７１、７２、７３の水平方向の移動が規制されているため、重錘７１、７２、７３の水平方向への位置ずれを防止することができるようになっている。
そして、重錘７は、実施形態と同様、試験力切換機構６によって試験力を負荷する重錘７１、７２、７３を切り換えることができるようになっている。

（変形例２）
また、図９に示す例では、実施形態と比べ、試験力切換機構６の構造が異なっている。なお、説明の簡略化のため、実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。なお、図９については、重錘３の記載を二点鎖線で示すようにしている。
具体的には、図９に示す例では、試験力切換部としての試験力切換部材８は、複数の重錘３１、３２、３３、３４の下端部を支持可能に配置されている。また、試験力切換部材８は、略矩形状の板状部材の一部を切り欠いて切欠部８１が形成されて平面視略Ｖ字状に形成されたものであり、当該切欠部８１の開口端部８１ａが形成されている方向（水平方向）に進退可能に構成されている。切欠部８１は、略凹状に形成され、開口している端部側に向けて幅広になるように形成されている。

図９（Ａ）に示す初期状態においては、重錘３１、３２、３３、３４は全て試験力切換部材８上に載置されているため、重錘係止部２２に対して荷重がかかっていない。従って、初期状態では、荷重レバー２に対して下方向への荷重がかかっていない状態となっている。
例えば、図９（Ｂ）に示すように、試験力切換部材８を重錘３１及び重錘３２が載置される位置に移動させた場合、重錘係止部２２に対して重錘３３及び重錘３４分の荷重がかかるようになる。従って、図９（Ｂ）に示す例では、荷重レバー２に対して重錘３３及び重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになる。なお、図示は省略するが、試験力切換部材８の位置を重錘３１のみが載置される位置に調節すれば、荷重レバー２に対して重錘３２、重錘３３及び重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになり、重錘３１、重錘３２、及び重錘３３が載置される位置に調節すれば、荷重レバー２に対して重錘３４分の下方向への荷重がかかるようになる。
また、例えば、図９（Ｃ）に示すように、試験力切換部材８を重錘３１、３２、３３、３４がいずれも載置されない位置まで移動させた場合、重錘係止部２２に対して全ての重錘３１、３２、３３、３４分の荷重がかかるようになる。従って、図９（Ｃ）に示す例では、荷重レバー２に対して全ての重錘３１、３２、３３、３４分の下方向への荷重がかかるようになる。
以上のように、使用者は、試験力切換部材８の位置を調節することで、試験力切換部材８上に載置される重錘３の数を調節し、荷重レバー２にかかる荷重を選択することができるようになっている。即ち、試験力切換部材８を切欠部８１の開口端部８１ａが形成されている方向に進退させることで、複数の重錘３１、３２、３３、３４のうち支持する対象の重錘３１、３２、３３、３４を切り換えることができる。

以上のように、変形例２に係る硬さ試験機１によれば、試験力切換部材８は、複数の重錘３１、３２、３３、３４の下端部を支持可能に配置され、開口している端部側に向けて幅広になるように形成された切欠部８１を有するとともに、当該切欠部８１の開口端部８１ａが形成されている方向に進退可能に構成され、試験力切換部材８を切欠部８１の開口端部８１ａが形成されている方向に進退させることで、複数の重錘３１、３２、３３、３４のうち支持する対象の重錘３１、３２、３３、３４を切り換えるので、一つの部材で試験力の切り替えを実現することができることとなって、よりコストを削減することができる。

（その他の変形例）
また、上記実施形態では、モータなどの駆動手段を制御してカム部材６１を回転させるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、カム部材６１に回転角度の目安を示す目盛を設けるようにし、手動でカム部材６１を回転させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、カム部材６１の回転角度に応じてカム部材６１の左右方向の幅Ｈが変化するように試験力切換機構６を配置しているが、これに限定されるものではない。例えば、カム部材６１の回転角度に応じてカム部材６１の前後方向の幅が変化するように試験力切換機構６を配置するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、カム部材６１の形状としてＳ字状に形成されたものを例示して説明しているが、これに限定されるものではない。回転角度に応じて水平方向の幅が変化する形状であればいかなる形状であってもよく、例えば、楕円形状であってもよい。
また、上記実施形態では、カム部材６１を利用することにより、最大９０°の回転で試験力の切り替えを実現することができるようにしているが、これに限定されるものではなく、カム部材の形状を適宜変更することにより、９０°以上の回転によっても試験力の切り替えを実現することができる。

また、上記実施形態では、重錘３の数を４個、上記変形例１では、重錘７の数を３個の場合を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。重錘の数に関しては試験力を切り換え可能な構成であればよいため、複数個であればいかなる個数で構成されていてもよい。
また、上記実施形態及び上記変形例１では、重錘３１、３２、３３、３４及び重錘７１、７２、７３を軽い順に鉛直方向に積み重ねて配置するようにしているが、これに限定されるものではない。重錘３１、３２、３３、３４及び重錘７１、７２、７３の各重量は任意であり、例えば、重錘３１、３２、３３、３４及び重錘７１、７２、７３を重い順に積み重ねてもよいし、重錘３１、３２、３３、３４、及び重錘７１、７２、７３をそれぞれ同重量としてもよい。

その他、硬さ試験機１を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 硬さ試験機
１ａ 試験機本体
２ 荷重レバー（伝達機構部）
２１ 軸部材（伝達機構部）
２２ 重錘係止部（伝達機構部）
２２ａ テーパ部（係止用テーパ部）
３（３１、３２、３３、３４） 重錘
７（７１、７２、７３） 重錘
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ 中空部
７１ａ、７２ａ、７３ａ 中空部
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ 収容部
７１ｂ、７２ｂ、７３ｂ 収容部
３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ 内テーパ部
３１ｄ、３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ 外テーパ部
７１ｃ、７２ｃ、７３ｃ 内テーパ部
７１ｄ、７２ｄ、７３ｄ 外テーパ部
４ 圧子
４ａ 圧子軸
５ 試料台
６ 試験力切換機構（試験力切換部）
６１ カム部材
６２ 重錘支持部
６２ａ 回転軸（鉛直軸）
８ 試験力切換部材（試験力切換部）
８１ 切欠部
８１ａ 開口端部
Ｓ 試料

Claims (4)

1. 試料の表面に圧子により所定の試験力を負荷してくぼみを形成させ、当該くぼみの寸法を計測することにより試料の硬さを測定する硬さ試験機において、
   前記圧子を介して前記試料に前記所定の試験力を負荷する複数の重錘と、
   前記複数の重錘に働く重力を前記試験力として前記圧子に伝達する伝達機構部と、
   前記試験力を負荷する重錘を切り換えることにより前記試験力の大きさを切り換える試験力切換部と、を備え、
   前記複数の重錘は、鉛直方向に積み重ねられて配置され、
   前記複数の重錘は、
   水平方向中央部を鉛直方向に貫通した中空部と、
   直下に配置された重錘を収容可能に形成された収容部と、をそれぞれ備え、
   前記重錘の外面には、外テーパ部が設けられ、
   前記収容部の内面には、収容された重錘の前記外テーパ部を係止して当該重錘の水平方向の移動を規制する内テーパ部が設けられ、
   前記伝達機構部は、
   前記中空部を貫通する軸部材と、
   前記軸部材の下端部に設けられ、最下の前記重錘の収容部に収容されて当該重錘を係止可能な重錘係止部と、を備え、
   前記重錘係止部は、前記最下の重錘の前記内テーパ部を係止して当該最下の重錘の水平方向の移動を規制する係止用テーパ部を備え、
   前記中空部と前記軸部材との間に所定の隙間が確保されていることを特徴とする硬さ試験機。
2. 前記複数の重錘は、鉛直方向に積み重ねられた状態で円錐台形状をなすように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の硬さ試験機。
3. 前記試験力切換部は、
   前記複数の重錘の下方であって前記複数の重錘と同心上に回転可能に配置され、回転角度に応じて水平方向の幅が変化するように形成されたカム部材と、
   前記カム部材を挟んで前記水平方向に互いに点対称となるように配置され、一端部が鉛直軸回りに回動自在な一対の部材により形成され、前記重錘を支持する重錘支持部と、を備え、
   前記重錘支持部は、他端部が前記カム部材側に閉じるように常時付勢され、前記カム部材の回転により、前記一端部が回動することにより前記他端部間の距離を変化させて前記複数の重錘のうち支持する対象の重錘を切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。
4. 前記試験力切換部は、前記複数の重錘の下端部を支持可能に配置され、開口している端部側に向けて幅広になるように形成された切欠部を有するとともに、当該切欠部の開口端部が形成されている方向に進退可能に構成され、
   前記試験力切換部を前記切欠部の開口端部が形成されている方向に進退させることで、前記複数の重錘のうち支持する対象の重錘を切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の硬さ試験機。

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