JPH065608Y2 - 硬さ計用可撓式継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はゴム、プラスチック、巻糸などの柔軟な材料の
硬さを測定するスプリング式硬さ計に使用される硬さ計
用可撓式継手に関するものである。

（従来の技術） 一般に、この種の硬さ計は、その下面に形成された加圧
面から下方にスプリング付勢された圧針を突出させ、硬
さ計の加圧面が試料の測定面に全面に渡って接触するま
で押し付けることにより、圧針が前記スプリングの付勢
力に抗して押し戻される距離、即ち加圧面から圧針の先
端までの距離を変位測定装置によって検出し、試料の硬
さ測定を行うようになっている。そのため、加圧面と試
料の測定面とが全面にわたって一様に接触していること
が正確な測定結果を得る条件となる。

ところで、硬さ計を試料に押し付ける方法は、従来、硬
さ計を手に持って加圧面と試料の測定面とが完全に接触
するまで押しつける方法が最も一般的に行われていた。
しかし、この方法では、被測定試料への押付を手動で行
うため、その押付力、押付速度あるいは押付方向などに
ばらつきが生じ易く、その結果、測定結果に誤差が生じ
てしまって正確な測定を行うことが出来ないという欠点
があった。

そこで、上記欠点を解消するために、硬さ計の補助装置
として幾つかの定荷重（あるいは定荷重定速度）昇降装
置が用いられている。これらの装置は、ベース上に設け
られた試料台と、ベースより上方に伸びる支柱に上下方
向に摺動自在に取付けられた昇降アームと、昇降アーム
の外側端に取付けられ試料台の上方で上下方向に伸びる
スピンドル下端に設けられた硬さ計とを備えており、昇
降アームの上下操作により、硬さ計を試料台に載置した
試料に向かって降下させ、圧針及び加圧面を一定の押付
力，押付速度および押付方向で試料に押し付けて両者を
接触させるようになっている。なお、定荷重機構として
は、一定の押付力を得るために、硬さ計の上方に分銅な
どの錘を載せ、試料に一定の静荷重を与えるようにした
ものが一般的であり、また、定速機構としては、オイル
ダンパーなどを利用して、硬さ計を試料に向かって一定
の速度で降下させるようにしたものが一般的である。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の装置では、昇降装置のスピン
ドルと、スピンドル下端に設けた硬さ計との連結が固定
されていたり、また、両者の連結に可撓式継手などを用
いていてもその動きが適切でなかったので、硬さ計の加
圧面と試料の測定面との全面にわたる完全な接触を保証
するのが困難であった。そのため、例えば試料の測定面
が硬さ計の加圧面に対して傾き、両者間の平行度に僅か
の狂いが生じても、加圧面と試料測定面とが全面にわた
って一様に接触することができなくなり、硬さ計に測定
誤差が生じてしまうという欠点があった。

そこで、本考案の目的は、上記従来の問題点を解消し、
硬さ計の加圧面と試料測定面との間で良好な接触状態が
得られるようにした硬さ計用可撓式継手を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案は、加圧面から下方
にスプリング付勢された圧針を突出させ、前記加圧面を
試料の測定面に押しつけることによって前記試料の硬さ
を測定するスプリング式硬さ計を、前記加圧面を下にし
て、上下運動可能な昇降手段に取り付けられたスピンド
ルの下端に連結せしめるための硬さ計用可撓式継手にお
いて、 前記硬さ計の上端に設けられたジョイントと、前記スピ
ンドルの下端に設けられた、内部に前記ジョイントを収
容するケーシングと、前記ケーシングおよび前記ジョイ
ントの少なくとも一方に設けられ、通常時は前記ジョイ
ントを前記ケーシングに係合せしめて前記硬さ計の揺動
を規制するが、硬さ測定時には、前記ジョイントと前記
ケーシングとの前記係合を解除して前記硬さ計を前記圧
針の先端に関して揺動自在に支持し、前記硬さ計の上方
から及ぼされる押付力を前記加圧面を通じて前記試料の
測定面に対し垂直に伝える規制手段とを有していること
を特徴とする硬さ計用可撓式継手構成とする。

（作用） 上記の構成により、通常時は、規制手段によってケーシ
ングとジョイントとを係合させることによって、硬さ計
の揺動が規制される。一方、硬さ測定時には、昇降装置
によってスピンドルを介して硬さ計を下方に押し下げる
と、硬さ計の下端に配された圧針が試料の測定面に接触
する。さらに、硬さ計が下方に降下すると、硬さ計の加
圧面のいずれか一点で測定面に接触する。このとき、試
料からの反力により規制手段による硬さ計の揺動の規制
が解除される。その後、硬さ計は、規制手段によって支
持され、圧針の先端を中心として揺動を始める。これに
より、硬さ計は、試料の測定面の傾斜に応じて、その加
圧面と測定面とが全面に渡って一様に接触するようにな
り、その結果、従来より正確な硬さ測定が可能となる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本考案に係る硬さ計用可撓式継手を備えた定
荷重昇降装置の全体構成を示したものである。同図にお
いて、(1)は矩形板状のベースであり、ベース(1)には、
軸状の支柱(2)が上面より上方に向かって垂直に伸びて
いる。また、支柱(2)に、昇降アーム(3)が取付けられ、
昇降アーム(3)内には、例えばラックとピニオンとの噛
み合いによって構成される昇降機構（図示しない）が組
込まれている。これにより、ハンドル(4)の手回し操作
によって、昇降アーム(3)を支柱(2)に沿って上下方向に
移動できるようになっている。尚、昇降アーム(3)は、
ハンドル(4)をモータ等によって回転させることによっ
て駆動させたり、また、エアシリンダ等によって直接駆
動させるようにしてもよく、要するに昇降アーム(3)を
上下方向に往復動させることのできるものであればいか
なる装置を用いてもよい。

また、昇降アーム(3)の前端部（第１図左方）に設けら
れた軸受(5)には、軸受(5)と同軸方向、すなわち上下方
向に伸びるスピンドル(6)が嵌装されている。スピンド
ル(6)は、その上端に被測定試料に一定の静荷重を加え
るための分銅(7)が設けられる一方、下端には、継手(8)
を介して硬さ計(9)が取付けられており、スピンドル(6)
とともに分銅(7)，継手(8)および硬さ計(9)を、それぞ
れ軸受(5)を介して昇降アーム(3)に対して上下方向に第
１図上の距離だけ自由に移動できるようになってい
る。

さらに、硬さ計(9)の下面には、第２図に拡大詳示する
ように、試料に接触する加圧面(10)が形成されている。
この加圧面(10)の中央部には、小孔(11)が介設されてお
り、スプリング(12)によって下方に付勢された圧針(13)
が小孔(11)を介して加圧面(10)より下方に突出してい
る。この圧針(13)は、ベース(1)上の試料台(14)の上方
にあって、昇降アーム(3)が降下した時、試料台(14)上
に載置された試料(15)に接触するようになっている。

加えて、第３図に示すように、スピンドル(6)の下端
に、筒状ケーシング(16)がネジ(17)によって取付けられ
ており、ケーシング(16)の下端には円環状のフランジ部
(18)が内側に突出し、中央部に円形の開口(19)が形成さ
れている。ケーシング(16)の上壁(20)には、軸方向に伸
びる貫通孔(21)が形成されており、貫通孔(21)に、下端
に円錐形突起(22)を有する押圧部材(23)の上端円筒軸(2
4)が上下方向に摺動自在に嵌め込まれている。この押圧
部材(23)には、円板状の鍔部(25)が取付けられており、
一端が鍔部(25)に、他端がケーシング(16)の上壁(20)下
面に形成された孔(26)に取付けられた複数のスプリング
(27)によって押圧部材(23)を常時下方に付勢している。

一方、硬さ計(9)の上端には、止めねじ(28)によりジョ
イント(29)が取付けられており、ジョイント(29)は、上
部に円筒状に形成された拡張部(30)と、拡張部(30)より
下方に、下方に向かって緩やかに径が小さくなるテーパ
状に形成された基部(31)とから構成されている。その
際、基部(31)上端はケーシング(16)の開口(19)に略同一
の径になるように形成されている。また、拡張部(30)は
上端面が開口し、その内側に凹部を備えており、この凹
部内には、複数個のボール(32)上に載置された受け部材
(33)が、ボール(32)のころがり作用によって前後左右方
向に移動できるように配置されている。

そして、ジョイント(29)は拡張部(30)がケーシング(16)
内に配置され、拡張部(30)の下端面周縁がケーシングの
フランジ部(18)の上面に係合した状態で、押圧部材(23)
の円錐形突起(22)が受け部材(33)の上面中央部に形成さ
れた円錐形凹み(34)に点接触し、上方からの荷重をジョ
イント(29)の軸方向、すなわち試料の上面に対し垂直方
向の荷重として伝えるようになっている。これにより、
通常時、硬さ計(9)の揺動が規制される。一方、硬さ測
定時、ジョイント(29)は、試料からの反力を受けてスプ
リング(27)の付勢力に抗して上方に持ち上げられ、拡張
部(30)の下端面周縁とケーシング(16)のフランジ部(18)
の上面との係合が外れ、試料の上面の傾きに対応して圧
針(13)の先端を中心として揺動できるようになってい
る。

尚、スプリング(27)は、加圧面(10)が試料(15)上面に接
触するまでは、硬さ計(9)をケーシング(16)と同一軸上
で直立姿勢を保ち、硬さ計(9)が揺動可能な状態になっ
た後は、鍔部(25)がケーシング(16)の上壁(20)に接触す
るような条件を満たすように設計されている。

次に、上記実施例の作用について第３図および第４図に
基づいて説明する。

通常時、硬さ計(9)は、第３図に示すように、その圧針
(13)が試料から上方に一定間隔だけ離れた状態にあっ
て、ジョイント(29)の拡張部(30)は、スプリング(27)の
付勢力によってケーシング(16)のフランジ部(18)に係止
されている。この状態で、ハンドル(4)を操作すると、
昇降アーム(3)は下方に下がり、スピンドル(6)，継手
(8)を介して硬さ計(9)が降下し、圧針(13)の先端が試料
(15)の上面に接する。その後、硬さ計(9)がさらに降下
して加圧面(10)が測定面に接触し始めると、スプリング
(27)は、ジョイント(29)，受け部材(33)および押圧部材
(23)を介して試料からの反力を受けて圧縮変形を始め、
最終的には、押圧部材(23)の鍔部(25)はケーシング(16)
の上壁(20)上面に接触する。これにより、ケーシング(1
6)のフランジ部(18)と、ジョイント(29)の拡張部(30)と
の係合が外れ、両者が上下方向に分離する。よって、ケ
ーシング(16)とジョイント(29)との間に一定の隙間が生
じて、硬さ計(9)は、圧針(13)の先端を中心に揺動でき
る状態になる。

その際、第４図に示すように、受け部材(33)はその中央
部に設けられた円錐形凹み(34)で円錐形突起(22)を支持
しているので、硬さ計(9)の加圧面(10)が試料上面に接
触して揺動するのに伴い、受け部材(33)は、上方からの
荷重を受け、ボール(32)のころがり作用によってボール
(32)上を転がり、ジョイント(29)に対して前後左右方向
に任意に移動する。尚、硬さ計(9)の試料を押しつける
力は、上方から押圧部材(23)の先端に作用する力に比
し、揺動角（第３図上α）による水平方向分力の分だけ
減少するが、この減少分は揺動角（α）が通常小さいの
で僅かな量であり、硬さ測定にはほとんど影響がなく、
試料に一定の押付力を保つことができる。

また、硬さ測定が終了して場合には、昇降アーム(3)に
よりスピンドル(6)を上方に上げると、ジョイント(29)
は、硬さ計(9)の自重およびスプリング(27)の付勢力を
受け、ケーシング(16)に対して下方に押し戻されてテー
パ状の基部(31)に案内されてフランジ部(18)と再び係合
し、次の測定のために待機する。

従って、上記実施例では、測定面としての試料の上面が
傾斜していても、試料からの反力を受けてジョイント(2
9)の拡張部(30)とケーシング(16)のフランジ部(18)との
係合が外れると、硬さ計(9)は、受け部材(33)の凹み(3
4)に円錐形突起(22)で点接触する押圧部材(23)によって
支持されているので、試料(15)の上面の傾きに応じて圧
針(13)の先端を中心として揺動することになり、硬さ計
(9)の加圧面(10)と試料の上面とが全面に渡って一様に
接触する。その結果、硬さ計(9)は、常時一定の押付力
および押付方向を保持して試料に加圧面(10)を押しつけ
ることができ、試料の正確な硬さ測定を行うことができ
る。

尚、上記実施例では、スプリング(27)をケーシング(16)
の上壁(20)および押圧部材(23)の鍔部(25)の間に配置し
たが、第５図に示すように、スピンドル(6)の下端部お
よび押圧部材(23)の上端の間に配置して押圧部材(23)を
下方に付勢するようにしてもよく、また上記実施例で
は、円錐形突起(22)を押圧部材(23)側に設けたが、第５
図に示すように、受け部材(33)の上面に設け、円錐形凹
み(34)を押圧部材(23)の下面に形成するようにしてもよ
い。以上各変形例によっても上記実施例と同様の作用効
果を得ることができる。さらに、上記実施例では、ボー
ル(32)を用いて受け部材(33)を前後左右方向に移動自在
に構成したが、ポリテトラフルオロエチレン等の部材を
用いてその下面のスライド特性を利用して受け部材(33)
を移動させるようにしてもよく、上記実施例と同様の作
用効果が得られるのはもとよりである。

（考案の効果） 以上のように、本考案によれば、試料の測定面が傾斜し
ていても、その傾きに応じて硬さ計は圧針の先端を中心
として揺動することができ、常に加圧面と測定面との良
好な接触が得られ、その結果、試料への押付力や押付方
向を常に一定に保持することができ、正確で再現性の高
い硬さ測定を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案の一実施例を示し、第１図は硬
さ計用可撓式継手を昇降装置に取付けた状態を示す図、
第２図は硬さ計下端部の状態を示す拡大断面図、第３図
および第４図はそれぞれ硬さ計用可撓式継手の通常時お
よび硬さ測定時の状態を示す一部破断断面図であり、第
５図は他の変形例を示す一部破断断面図である。 (3)……昇降アーム (6)……スピンドル (8)……継手 (9)……硬さ計 (12)……スプリング (13)……圧針 (16)……ケーシング (18)……フランジ部 (23)……押圧部材 (29)……ジョイント (30)……拡張部 (32)……ボール (33)……受け部材

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】加圧面から下方にスプリング付勢された圧
   針を突出させ、前記加圧面を試料の測定面に押しつける
   ことによって前記試料の硬さを測定するスプリング式硬
   さ計を、前記加圧面を下にして、上下運動可能な昇降手
   段に取り付けられたスピンドルの下端に連結せしめるた
   めの硬さ計用可撓式継手において、 前記硬さ計の上端に設けられたジョイントと、前記スピ
   ンドルの下端に設けられた、内部に前記ジョイントを収
   容するケーシングと、 前記ケーシングおよび前記ジョイントの少なくとも一方
   に設けられ、通常時は前記ジョイントを前記ケーシング
   に係合せしめて前記硬さ計の揺動を規制するが、硬さ測
   定時には、前記ジョイントと前記ケーシングとの前記係
   合を解除して前記硬さ計を前記圧針の先端に関して揺動
   自在に支持し、前記硬さ計の上方から及ぼされる押付力
   を前記加圧面を通じて前記試料の測定面に対し垂直に伝
   える規制手段とを有していることを特徴とする硬さ計用
   可撓式継手。
2. 【請求項２】前記ケーシングは、下端面が開口し、前記
   開口の内側にジョイント収容空間を備えており、前記規
   制手段は、 前記ケーシングの下端面開口縁をなす水平にのびるフラ
   ンジ部と、 前記ジョイントにおける前記ジョイント収容空間内に位
   置する領域に形成され、前記ケーシングの下端面開口よ
   り大きい横断面を有し、前記フランジ部の上面に係合可
   能な係合面を備えた拡張部であって、前記係合面が前記
   ジョイントの上端面から前記係合面までの長さが前記ジ
   ョイント収容空間の奥行きよりも小さくなるような位置
   に形成されたものと、 前記ケーシングに取り付けられ、前記ジョイント収容空
   間中に下方に向かって突出するようにスプリング付勢さ
   れた押圧部材と、 前記ジョイントの上端に前後左右に移動自在に配置さ
   れ、前記拡張部の係合面が前記フランジ部の上面に係合
   した状態で、その上面に前記押圧部材の先端が当接する
   受け部材とを有しており、前記押圧部材の先端と前記受
   け部材は点接触することを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第(1)項に記載の硬さ計用可撓式継手。
3. 【請求項３】前記ジョイントは、上端面が開口し内側に
   凹部を備え、前記受け部材は前記凹部内に収容され、前
   記受け部材の下面と前記ジョイントの凹部の底壁面との
   間には、複数個のボールが配置されていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第(2)項に記載の硬さ計用
   可撓式継手。
4. 【請求項４】前記ジョイントは、上端面が開口し内側に
   凹部を備え、前記受け部材は前記凹部内に収容され、前
   記受け部材の下面と前記ジョイントの凹部の底壁面との
   間には、ポリテトラフルオロエチレン等から形成された
   移動部材が挿入されていることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第(2)項に記載の硬さ計用可撓式継手。