JPH01284734A - ゴム硬さ計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ゴム硬さ計の改良に間する。

（従来の技術） 一般に、ゴム等の硬さを測定する場合、ＪＩＳ（ＪＩＳ
に６３０１　’）に規定されているように、測定子の負
荷装置として、スプリングのばね力を利用し、試料に測
定子を押しあてて所定の荷重を印加し、該測定子の変位
を変位測定装置により検出し、試料の硬さを測定するよ
うになっている。

その場合、前記変位測定装置として、　ラック・ビニオ
ンギアを利用したダイアルゲージ式硬さ計等の機械的な
測定装置や、ガラススリット板を用いたリニアケージ式
硬さ計や差動トランス式硬さ計等の電気的な測定装置が
用いられる。

例えば、ダイアルゲージ式硬さ計の場合、第５図に示す
ように、ケーシングａ内に、下端に測定子すを備えたス
ピンドルＣが軸受ｄにて上下動可能に支持されていて、
該スピンドルＣは、上端がスプリングｅによって付勢さ
れているとともに、周面の一部に表示器に連結されたビ
ニオンギアｆに噛合するラックｇが形成されている。そ
して、前記ケーシングａ下面を、中央に孔を有する矩形
薄板状の加圧板りを介して試料ｌに接触させると、測定
子すは、試料皇の反力により、　スプリングｅの付勢力
に抗して押し上げられ、その変位がラックｇφビニオン
ギアｆ機構を介して表示器に表示され、試料１の硬さを
測定するようになっている。

（解決しようとする問題点） ところが、上記各装置では、いずれも測定子すの変位を
確実かつ正確に測定するために、スピンドルＣを軸受ｄ
にて支持している。そのため、硬さ計を長門間にわたっ
てくり返し使用すると、軸受ｄやラックｇ・ピニオンｆ
等のギア部分に汚損や摩耗等が生じてしまい、測定誤差
が生じてしまうという問題があった。

これは、試料に微小ｖＩ！によ７て微小変形を与え、試
料の硬さを測定する、いわゆる微小硬さ計において特に
大きな悪影響を与えてしまう。

そのため、長期間にわたってくり返し使用しても、測定
子の微小な変位を正確にｆ１４７＆できる微小硬さ計を
製作するには、その構造が極めて精巧かつ複雑なものに
なってしまい、コストアップにつながるという問題があ
った。

そこで、本発明の目的は、負荷Ｈ置として、弾性を有す
る部材のばね力を利用し、変位測定装置として、前記弾
性を有する部材の固定端近傍に設けた歪ゲー□ジを利用
することにより、負荷装置と、変位測定装置とを一体化
し、ｍｓな構成で微小な変位でも正確に測定できるゴム
硬さ計を提供することにある。

（問題点を一部するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の解決手段は、負Ｕ
装置としてのスプリングにより試料に測定子を押しあて
所定の荷重を印加し、変位測定Ｖ＆置により前記測定子
の変位を検出することにより、試料の硬さを測定するよ
うにしたゴム硬さ計を＠礎とする。そして、前記負荷装
置に、弾性を有する部材のばね力を用いるとともに、変
位測定装置を、前記弾性を有する部材の固定端近傍に設
けた歪ゲージと、該歪ゲージからの信号を受けて、前記
測定子の変位を測定する型側ｉ！　１１　ａとから構成
し、ｖｉ記負負荷装置変位測定装置とを一体化した構成
とする。

そして、前記負ＷＩ装置として、本体内に、−端が固定
され、ｆｌ！端に測定子が取り付けられたはりを設ける
とともに、前記本体の底部に、該本体に対して上下動可
能に筒状の加圧筒を設け、該加圧筒に対し、前記測定子
を所定のレンジで上下動できるようにした構成とする。

（作用） 上記の構成により、本発明によると、測定子を加圧筒下
面より下方に所定の長さだけ突出させておく、そして、
前記加圧筒下面を試料の上面に接触させると、測定子は
、試料の反力により上方に押し上げられる。この測定子
の移動により、弾性を有する部材は、測定子の取付位置
に一点集中荷重が作用する状態となって、上方に変形す
る。その際、前記弾性を有する部材の変形は、歪ゲージ
によって歪イδ号として検出され、歪測定装置にて試料
の硬さが正確に測定されることになる。

（実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明にかかる硬さ計の全体構成を示す、同
図において、　１は、硬さ針本体であり、該本体１は、
水平方向に延びる矩杉板状の底部テーブル２と、該底部
テーブル２の後！（第１図右方）より上方に延びる保持
コラム３とから構成されている。前記底部テーブル２の
前端部（第１図左方）には、略円藺状の加圧筒４を出没
可能に保持する閉孔５が形成されている。

前記開孔５の内周には、ネジ６が形成されていて、前記
加圧１ｇ＋４の外周ネジ７に螺合させることにより、前
記加圧筒４が所定のレンジで上下方向に移動できるよう
になっている。

また、前記底部テーブル２の上方には、該底部テーブル
２に沿って細長い矩形＠吠の弾性を有する部材、すなわ
ちはり８が前後方向（第１図左右方向）に延びていて、
該はり８の後端（第１図右端）は、前記底部テーブル２
上に立設する保持部材９に支持されている。一方、前記
はり８の他端（第１ｒＭ左端）、すなわち自由端には、
該はり８の下面よりジヨイント部を才ＩＯが前記加圧筒
４内を通って下方に延びている。

このジヨイント部材１０の下端には、ゴム等の試料１１
に当接してその硬さを滴定するための測定子１２が取り
付けられている。

さらに、前記保持コラム３は、上端にマイクロメータ１
３（マイクロメータ１３は、校正時にのみ使用される。

）を備え、上下方向に延びるシャフト１４を保持してい
て、該シャフト１４を軸方向に上下＃Ｉ）勤させる機構
を備えている。

また、前記保持コラム３には、先端にネジ部１５を形成
する！ＩＩ！１０ッド１６が取付部材１７を介して前方
（第１図左方）に延びている。この１４ｇ１０ツド１６
には、前記ネジ部１５にて調整部材１８が係合している
。２Ｉｌｌｉ１ｍ整部材１Ｂは、下方に前記はり８を前
後方向（第１Ｃｉｌ！左右方向）に摺動可能に保持する
とともに、はり８の固定端を形成する保持部１９を備え
ている。　これにより、負荷Ｈ置として、測定子１２、
すなわち前記ジヨイント部材ｌＯの取付位置を作用点と
し、前記保持部１９を固定端とする一点集中型の片持ち
はり８が構成され、そのばね力を祠用し、試料１１に測
定子１２を押し当て所定の荷重を印加するようになって
いる。

尚、前記調整部材１８の上方には、前記ネジ部１５に螺
合する雌ネジ２０が形成されているので、前記調整部材
１８を前後方向（第１図左右方向）に移動させると、　
それに伴って前記はり８の固定端の１ａ置が変化する。

よって、はり８の長さは、自由に変化させることができ
る。

そして、前記はり８の固定端近傍の上、下各表面には、
それぞれはり８の長さ方向の歪が正確に測定できる向き
に、　２枚の歪ゲージ２１゜２１が貼り付けてあり、第
２図に示すように、上、　Ｆ各２枚の歪ゲージ２Ｉによ
りブリッジを構成している。また、前記各歪ゲージ２１
は、配線２２により、歪測定Ｖ装置２３に接続されてい
て、歪ゲージ２１からの信号を受けて、はり８のたわみ
から試料１１の硬さを測定し、表示器２４に表示するよ
うになっている。　よって、前記歪ゲージ２１と、該歪
ゲージ２！からの信号を受けて、前記測定子１２の変位
を測定する歪渕定装ａ２３とから変ｂｉ　ｉＭ定装置が
構成されている。

ここで、前記歪測定装置２３は、歪測定用増幅器、又は
ロードセルアンプとして使用されているものと同様のも
のを一般に使用することができる。また、前記歪測定ｇ
贋２３は、　ピークホールド機能や、ある測定時、例え
ばピーク時から一定時間経過後の測定値を表示器２４に
表示させるタイマーホールド機能を備えることができる
のはもとより、Ａ／Ｄ変換器を付設し、表示器２４にデ
ジタル表示させることもできる。

さらに、前記歪測定装置２３を他の装置に接続すれば、
該歪測定装置２３からの出力信号を池の装置で適当にコ
ンピュータ処理を施すことにより、歪信号を他の処理に
利用できるのはもとよりである。

尚、２５は、前記底部テーブル２に設けられた開口２６
に対してネジにより上下動可能に取り付けられたストッ
パであり、前記はり８の下限位置を規制するようになっ
ている。

次に、試料の硬さの測定方法について説明する。

まず、前記加圧１４およびストッパ２５をそれぞれ上下
方向に移動させることにより、測定子１２の加圧ｉ１４
下面からの突出長さ、はりの初ｒＲ１（測定子１２が加
圧１１４に対して上方に移動しはじめろときの荷重）、
および最大荷重（測定子１２の下端が加圧筒４下面と面
一になるときの荷重）を所定の値にセットする。

次に、本体１を、前記加圧Ｗ４の下面が試料１１の上面
に完全に面接触するまで押し下げると、測定子１２は、
試料１１の反力により上方に押し上げられる。

その際、測定子１２．すなわちはり８の自由端には、試
料１１の硬さに応じた大きさの反力が加わる。その結果
、はり８は、試料１１が硬ければ硬い程、上方に大きく
たわむことになる。

そして、前記はり８のたわみ、すなわち測定子１２の変
位は、固定端近傍の表面に貼り付けられた歪ゲージ２１
によって検出される。これは、前記測定子１２の変位と
、はり８の表面に生じる歪との間に一定の間係があるの
で、歪の大きさを検出することにより、測定子１２の変
位が得られ、試料の硬さが測定できるからである。　よ
って、測定子１２の変位は、歪信号として、・　歪ゲー
ジ２１より歪測定Ｈ置２３に送られ、該歪測定Ｈ置２３
にて正確に測定される。尚、測′定結果は、表示８２４
に試料１１の硬さとして・表示される。

ここで、前記歪測定装置２３は、予め歪測定用増幅器の
ゲイン調整や、ゼロ点調整を行うことにより、例えば測
定子１２の加圧ｒＪ４下面からの突出長さが最大のとき
を「０」に、測定子１２下端と加圧１１４下面とが同一
高さになったときを「ｌＯＯ」に設定し、硬さを０から
１００までの数値で表示器２４に表わすように校正され
る。

したがって、上記実施例では、測定子１２は、はり８の
自由端につり下げられただけの状態で支持され、該はり
８の固定端近傍の表面に歪ゲージ２１を貼り付け、歪測
定ｇ置２３ではりの表面に生じる歪に基づいて測定子１
２の変位を測定するようになっているので、構造が非常
に簡単であるとともに、従来の硬さ計のように、測定子
と、軸受やギア部分等との機械的接触部分がなくなり、
硬さ計を長期間にわたってくり返し使用しても、摩耗や
摩擦等による測定誤差かない、　また、　高温や低温環
境で使用しても、熱的に悪影響を受は易い軸受やギア部
分等がないので、歪ゲージの耐環境性と温度補償のみを
考慮に入れるだけでよく、熱による測定誤差を生しる恐
れがなく、高温・低温環境における硬さ測定が容易にな
る。よって、簡単な構造で測定精度が著しく向上するこ
とになる。

また、前記測定子１２は、一端固定の片持ちはり８で支
持されているので、試料Ｎを測定する際、測定子１２等
の自重による誤差が解１ｎされ、微小硬さ計を使用する
場合でも、微小な初荷重が容易に得られ、正１こ測定で
きる。

さらに、上記硬さ計では、負荷Ｈ置として、一端固定は
り８のばね力を利用するとともに、変位測定Ｈ置は、歪
ゲージ２１と、該歪ゲージ２宜に接続される歪測定ｖ装
置２３とから構成されているので、機械的な部品点数が
減少し、製品の信頼性が向上する。

尚、上記実施例は、負ｒＲ１Ｉ置として、片持ちはり８
のばね力を利用したが、第３ｒＩ！Ｊに示すように、ル
ープ状の板ばね２７を利用してもよく、また、第４図に
示すように、両端で一対の支持部材２８．２８によって
支持されて構成される平行な２枚の板ばね２９，２９を
利用してもよく、１記実施例と同様の作用、効果が得ら
れる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によると１弾性を有する部材、例え
ばはりの自由端に測定子を設けるとともに、固定端近傍
の表面に歪ゲージを貼り付け、試料からの反力により、
ｉｍ　ｆ子を上方に移動させ、該測定子の変位を歪ゲー
ジによって検出し、歪測定装置で試料の硬さを測定する
ようにしたので、機械的な接触部分がなく、摩耗や摩擦
等による測定誤差がなくなるとともに、熱的に影響を受
は易い軸受やギア部分等がないので、熱による測定誤差
もなくなる。　よって、簡単な構成で、高温・低温ｌ墳
でも容易に測定が行なえ、測定精度が著しく向上するこ
とになる。

また、測定子は、はり等の自由端につり下げ構造で支持
されているので、測定子等の自重による誤差が解消され
、微小硬さ計を使用する場合でも、微小な初荷重が容易
に得られ、正確に測定できる。さらに、機械的な部品点
数が減少するので、製品の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図およびｖＬ２図は、本発明にかかるゴム硬さ計の
一実施例を示し、第１図は全体構成を示す一部破断倒面
図であり、第２図は、変位測定Ｈｉ！ｌを示す概略構成
図である。　また、第３図および第４図はそれぞれ負荷
装置の変形例を示す側面図であり、第５図は従来の硬さ
計の全体構成を示す断面図である。 １・・・・・本体 ４・・・・・加圧爾 ８・・・曇・はり １１・・・・Φ試料 １２・・・・・測定子 ２鳳・・・−・歪ゲージ ２３・・・・・歪測定装置 手続補正書 平成１年ｌ↓月２５８ ２、発明の名称 ゴム硬さ計 ３、補正をする者 事件との間係　　　特許出願人 住所　　　　　　　東部市上京区下立売通室町西入東立
売町２０６番地 名称　　　　　　　高分子計器株式会社代表台　明石　
好蔵 ４、代理人 ６、補正の対象　　　　　　図面 ７、７１正の内容　　　　　　１９ｉ書に最初に添付し
た図面の浄書、および第１図ないし第４図中、主要な部 分に名称を付した。 別紙のとおり

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷装置としてのスプリングにより試料に測定子
   を押しあて所定の荷重を印加し、変位測定装置により前
   記測定子の変位を検出することにより、前記試料の硬さ
   を定するようにしたゴム硬さ計において、 前記負荷装置に、弾性を有する部材のばね力を用いると
   ともに、前記変位測定装置を、前記弾性を有する部材の
   固定端近傍に設けた歪ゲージと、該歪ゲージからの信号
   を受けて、前記測定子の変位を測定する歪測定装置とか
   ら構成し、前記負荷装置と変位測定装置とを一体化した
   ことを特徴とするゴム硬さ計。
2. （２）前記負荷装置として、本体内に、一端が固定され
   、他端に測定子が取り付けられたはりを設けるとともに
   、前記本体の底部に、該本体に対して上下動可能に筒状
   の加圧筒を設け、該加圧筒に対し、前記測定子を所定の
   レンジで上下動できるようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載のゴム硬さ計。