JPH0352013B2

JPH0352013B2 -

Info

Publication number: JPH0352013B2
Application number: JP11368684A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Yamada; Kazuo Nakato
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1991-08-08
Also published as: JPS60256030A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野この発明は、たとえば試料の硬度を求める硬度
計において、その圧子を試料に接触させ、圧子に
微小荷重を加えるための微小荷重負荷装置に関す
るものである。

(ロ) 従来技術硬度計として、試料を圧子の下方に配置するよ
うにしたものが一般に使用されている。試料の硬
度を求めるには、圧子を試料に向かつて下降させ
る。そして、圧子を試料に接触させ、圧子に所定
の荷重を加え、圧子によつて試料に圧こんを生じ
させればよい。その後、試料の圧こんの表面積を
算出すると、圧子に加えた荷重と圧こんの表面積
によつて試料の硬度を求めることができる。

この種の硬度計では、普通、分銅の荷重を直接
またはレバーを介して圧子に伝達する分銅式負荷
方式がとられている。しかしながら、最近、種々
の材料の開発に伴い、10mgｆ〜５ｇｆの微小荷重
に対する硬度を求めることが要求されている。分
銅式負荷方式はその構成上荷重精度に限界があ
り、荷重範囲が制限され、圧子に微小荷重を加え
ることができない。

一方、圧子をフオースコイルなどの電磁式負荷
機構に連結し、電磁式負荷機構によつて圧子に微
小荷重を加えることも提案されているが、従来は
これを実用化することができなかつた。圧子に微
小荷重を加えるには、圧子を一定距離下降させ、
試料に接触させる必要がある。電磁式負荷機構に
よつて圧子を除々に下降させると、圧子が試料に
接触するまでの時間が長く、作業能率が悪い。反
対に、圧子を迅速に下降させると、圧子が試料に
接触したとき、その衝撃によつて動荷重が生じ、
荷重精度に影響する。衝撃によつて圧子の先端お
よび試料の表面が破損するおそれもある。電磁式
負荷機構によつて圧子を一定距離下降させ、しか
もその速度を的確に制御するのは技術的に困難で
ある。したがつて、これを実用化することができ
なかつたものである。

(ハ) 目的したがつて、この発明は、硬度計の圧子などの
治具を試料に接触させ、電磁式負荷機構によつて
治具に微小荷重を加え、その荷重精度を高くする
とともに、治具を迅速に下降させ、治具が試料に
接触するまでの時間を短かくし、治具が試料に接
触したとき衝撃によつて動荷重が生じないように
し、治具の先端および試料の表面が破損しないよ
うにすることを目的としてなされたものである。

(ニ) 構成この発明によれば、試料を治具の下方に配置
し、前記治具を前記試料に接触させ、前記治具に
微小荷重を加えるための装置であつて、前記治具
を基板に昇降可能に支持し、前記治具を前記基板
に設けた電磁式負荷機構に連結するとともに、前
記基板を基台に昇降可能に支持し、前記基板を前
記基台に設けた機械的昇降機構に係合させ、前記
機械的昇降機構によつて前記基板を下降させ、こ
れによつて前記治具を前記試料に接近させ、前記
電磁式負荷機構によつて前記治具に微小荷重を加
えるようにしたことを特徴とする微小荷重負荷装
置が提供される。

(ホ) 実施例以下、この発明の実施例を図面について説明す
る。

図において、この装置は試料１の硬度を求める
硬度計に使用され、試料１は圧子２の下方に配置
されている。圧子２は基板３に昇降可能に支持さ
れ、基板３に設けられた電磁式負荷機構４に連結
されている。この実施例では、同一長さの上下一
対のリンク５Ｈ，５Ｌが実質上水平に、かつ互い
に平衡に配置され、圧子２は垂直の負荷軸６の下
端に設けられている。そして、板ばね７Ｈ，７Ｌ
によつて負荷軸６がリンク５Ｈ，５Ｌに連結さ
れ、板ばね８Ｈ，８Ｌによつてリンク５Ｈ，５Ｌ
が基板３に連結され、負荷軸６およびリンク５
Ｈ，５Ｌによつて平行四辺形リンク機構が形成さ
れている。したがつて、圧子２が平行四辺形リン
ク機構を介して基板３に支持されているものであ
り、平行四辺形リンク機構によつて圧子２が昇降
可能に案内されているものである。

電磁式負荷機構４はフオースコイル９とマグネ
ツト１０からなり、マグネツト１０は基板３に固
定されている。そして、フオースコイル９が直接
レバー１１に連結され、レバー１１が板ばね１２
を介して基板３に支持され、板ばね１３，１４に
よつて負荷軸６がレバー１１に連結されている。
これによつて圧子２が電磁式負荷機構４に連結さ
れている。レバー１１は圧子２とフオースコイル
９を平衡させ、保持する作用をする。

基板３は基台１５に昇降可能に支持されてい
る。この実施例では、幅広の板ばね１６によつて
基板３が基台１５に連結されている。したがつ
て、基板３が板ばね１６を介して基台１５に支持
されているものであり、基板３は板ばね１６を支
点として揺動可能であり、昇降可能である。

基板３は機械的昇降機構１７によつて操作され
る。昇降機構１７は偏心カム１８とモータ１９か
らなり、偏心カム１８はモータ１９に連結され、
基板３は偏心カム１８に係合されている。さら
に、この装置は基板３の下降を制限するための受
台２０および基板３の高さを検出する上下一対の
マイクロスイツチ２１Ｈ，２１Ｌを有し、受台２
０は基台１５に固定されている。

前記のように構成された硬度計において、昇降
機構１７のモータ１９によつて偏心カム１８を回
転させると、基板３は板ばね１６を支点として偏
心カム１８の回転によつて昇降する。したがつ
て、基板３をリンク５Ｈ，５Ｌ、レバー１１、負
荷軸６、電磁式負荷機構４および圧子２とともに
下降させることができ、圧子２を試料１に接近さ
せることができる。点線で示うように、圧子２が
試料１に接近すると、基板３が受台２０に接触す
る。そして、下方のマイクロスイツチ２１Ｌが動
作し、昇降機構１７のモータ１９および偏心カム
１８は自動的に停止する。したがつて、圧子２は
その位置に保持される。

その後、電磁式負荷機構４のフオースコイル９
に電流を供給すると、その電磁力によつてフオー
スコイル９が押し上げられ、レバー１１が板ばね
１２を支点として揺動する。したがつて、レバー
１１および板ばね１３，１４によつて負荷軸６が
押し下げられ、リンク５Ｈ，５Ｌが板ばね８Ｈ，
８Ｌのまわりを揺動する。圧子２は負荷軸６、板
ばね７Ｈ，７Ｌおよびリンク５Ｈ，５Ｌによつて
案内され、試料１に向かつて下降する。そして、
圧子２が試料１に接触すると、電磁式負荷機構４
の電磁力が圧子２に伝達され、圧子２に微小荷重
が加えられる。したがつて、試料１に圧こんが生
じる。

その後、昇降機構１７の偏心カム１８を回転さ
せると、偏心カム１８によつて基板３が押し上げ
られ、基板３がリンク５Ｈ，５Ｌ、レバー１１、
負荷軸６、電磁式負荷機構４および圧子２ととも
に上昇する。基板３が上昇すると、上方のマイク
ロスイツチ２１Ｈが動作し、昇降機構１７のモー
タ１９および偏心カム１８は自動的に停止する。
したがつて、試料１を外部に取り出すことができ
る。そして、試料１の圧こんの表面積を算出する
と、圧子２に加えた荷重と圧こんの表面積によつ
て試料１の硬度を求めることができる。

したがつて、この装置は電磁式負荷機構４によ
つて圧子２に微小荷重を加えることができる。特
に、この実施例では、板ばね７Ｈ，７Ｌ，８Ｈ，
８Ｌによつて負荷軸６、リンク５Ｈ，５Ｌおよび
基板３が連結され、板ばね１２，１３，１４によ
つて負荷軸６、レバー１１および基板３が連結さ
れており、負荷軸６、リンク５Ｈ，５Ｌ、レバー
１１および基板３間の摩擦は小さい。したがつ
て、電磁式負荷機構４の電磁力を的確に圧子２に
伝達することができる。したがつて、圧子２の荷
重精度を高くすることができ、所望の微小荷重を
加えることができる。

また、この装置は機械的昇降機構１７によつて
圧子２を迅速に下降させ、試料１に接近させるこ
とができる。その後、電磁式負荷機構４によつて
圧子２をわずかに移動させるだけで、圧子２を試
料１に接触させることができる。したがつて、圧
子２が試料１に接触するまでの時間を短かくする
ことができ、作業能率を向上させることができ
る。また、圧子２が試料１に接触したとき、その
衝撃によつて動荷重が生じるおそれはない。圧子
２の先端および試料１の表面が破損するおそれも
ない。

なお、この発明には、前記実施例の他に種々の
変形例が考えられる。たとえば、偏心カム１８に
代えて気圧または油圧シリンダを使用し、これに
よつて基板３を昇降させるようにしてもよい。ね
じ送り式昇降機構を使用してもよい。基板３の板
ばね１６に代えてその他のガイド機構を使用し、
これによつて基板３を昇降可能に案内してもよ
い。要するに、基板３を基台１５に昇降可能に支
持し、基板３を基台１５に設けた機械的昇降機構
に係合させ、機械的昇降機構によつて基板３を下
降させると、圧子２を迅速に下降させ、試料１に
接近させることができる、したがつて、圧子２が
試料１に接触するまでの時間を短かくし、作業能
率を向上させることができ、同様の作用効果を得
ることができるものである。

また、前記実施例では試料１の硬度を求める硬
度計について説明したが、この発明はその他の装
置、たとえば試料を圧縮試験する圧縮試験機に適
用することもできる。この場合、圧子２に代えて
圧盤などの治具を使用すればよい。そして、前記
実施例と同様に構成すると、その治具を迅速に下
降させ、試料に接近させることができ、電磁式負
荷機構によつて治具に微小荷重を加えることがで
きる。

(ヘ) 効果以上説明したように、この発明は、電磁式負荷
機構によつて治具に微小荷重を加えることができ
る。したがつて、治具の荷重精度を高くすること
ができ、所望の微小荷重を加えることができる。
さらに、治具を迅速に下降させ、治具に接近させ
ることができる。したがつて、治具が試料に接触
するまでの時間を短かくし、能率を向上させるこ
とができる。また、治具が試料に接触したとき、
動荷重が生じるおそれはなく、治具の先端および
試料の表面が破損するおそれもなく、所期の目的
を達成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す説明図であ
る。１……試料、２……圧子、３……基板、４……
電磁式負荷機構、５Ｈ，５Ｌ……リンク、１１…
…レバー、１５……基台、１７……機械的昇降機
構。

Claims

【特許請求の範囲】

１試料を治具の下方に配置し、前記治具を前記
試料に接触させ、前記治具に微小荷重を加えるた
めの装置であつて、前記治具を基板に昇降可能に
支持し、前記治具を前記基板に設けた電磁式負荷
機構に連結するとともに、前記基板を基台に昇降
可能に支持し、前記基板を前記基台に設けた機械
的昇降機構に係合させ、前記機械的昇降機構によ
つて前記基板を下降させ、これによつて前記治具
を前記試料に接近させ、前記電磁式負荷機構によ
つて前記治具に微小荷重を加えるようにしたこと
を特徴とする微小荷重負荷装置。