JPH07198573A - 微小硬度計及びその類似装置 - Google Patents
微小硬度計及びその類似装置Info
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- JPH07198573A JPH07198573A JP33764193A JP33764193A JPH07198573A JP H07198573 A JPH07198573 A JP H07198573A JP 33764193 A JP33764193 A JP 33764193A JP 33764193 A JP33764193 A JP 33764193A JP H07198573 A JPH07198573 A JP H07198573A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小形コンパクトな雰囲気試験室を備え、精度
の高い雰囲気試験が可能な微小硬度計及びその類似装置
を提供すること。 【構成】 圧子および試験片固定部を含む小区画域を包
囲する気密試験室をステージ上に設け、試験室内の圧子
に負荷機構の負荷力を伸縮性気密部材を介して伝達する
ように構成したもの。
の高い雰囲気試験が可能な微小硬度計及びその類似装置
を提供すること。 【構成】 圧子および試験片固定部を含む小区画域を包
囲する気密試験室をステージ上に設け、試験室内の圧子
に負荷機構の負荷力を伸縮性気密部材を介して伝達する
ように構成したもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は超微小硬度計、微小硬
度計など、試験片にダイヤモンド圧子を介し一定の負荷
を与えたときの圧痕の深さから試験片の硬さを測定する
装置や、試験片に圧子を介して徐々に増大する負荷を与
えたのちこの負荷を除去したときの試験片の塑性変形の
程度を測定する負荷除去試験装置などに関するもので、
とくに試験片をガス雰囲気中で試験したり又数百度Ｃの
高温雰囲気中で試験する場合に適した装置である。
度計など、試験片にダイヤモンド圧子を介し一定の負荷
を与えたときの圧痕の深さから試験片の硬さを測定する
装置や、試験片に圧子を介して徐々に増大する負荷を与
えたのちこの負荷を除去したときの試験片の塑性変形の
程度を測定する負荷除去試験装置などに関するもので、
とくに試験片をガス雰囲気中で試験したり又数百度Ｃの
高温雰囲気中で試験する場合に適した装置である。
【０００２】
【従来の技術】従来この種圧子を介して試験片に負荷を
与え圧痕を測定する方式の装置では、雰囲気ガス中でこ
の種試験を行なうに適した装置はなかった。
与え圧痕を測定する方式の装置では、雰囲気ガス中でこ
の種試験を行なうに適した装置はなかった。
【０００３】近年、材料の実使用条件下での硬度測定を
行いたいという要求が高まっているが、これに適した装
置が存在しないのが現実であり、例えば微小硬度計では
硬度計の本体ケース全体を気密に作り、本体全体に高温
の不活性ガスを充満させることなどが考えられている程
度である。
行いたいという要求が高まっているが、これに適した装
置が存在しないのが現実であり、例えば微小硬度計では
硬度計の本体ケース全体を気密に作り、本体全体に高温
の不活性ガスを充満させることなどが考えられている程
度である。
【０００４】しかしこのようなやり方では高温の雰囲気
ガスが装置全体に作用するので、負荷機構や検出器が熱
や雰囲気ガスの影響を受け、例えば負荷機構が熱変形を
起したりして荷重精度が悪くなる他検出精度にも狂いが
生ずる恐れがあった。
ガスが装置全体に作用するので、負荷機構や検出器が熱
や雰囲気ガスの影響を受け、例えば負荷機構が熱変形を
起したりして荷重精度が悪くなる他検出精度にも狂いが
生ずる恐れがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は雰囲気中で
の硬度測定などを、試験片の周辺のみの限られた領域の
みを区画することによって行えるようにし、同時に負荷
機構や検出器などには雰囲気ガスや熱の影響が及ばない
ようにしようとするものである。
の硬度測定などを、試験片の周辺のみの限られた領域の
みを区画することによって行えるようにし、同時に負荷
機構や検出器などには雰囲気ガスや熱の影響が及ばない
ようにしようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに本発明は、試料ステージ上に圧子および試験片固定
部を含む小区画域を包囲する気密試験室を設け、圧子と
変位検出部との間を金属ベローズなどの伸縮性気密部材
を介して連結するとともに、負荷機構の負荷力をこの伸
縮性気密部材の外側からこれを介して圧子に伝達するよ
うにしたものである。
めに本発明は、試料ステージ上に圧子および試験片固定
部を含む小区画域を包囲する気密試験室を設け、圧子と
変位検出部との間を金属ベローズなどの伸縮性気密部材
を介して連結するとともに、負荷機構の負荷力をこの伸
縮性気密部材の外側からこれを介して圧子に伝達するよ
うにしたものである。
【０００７】
【実施例】図１は本発明にかヽる超微小硬度計の断面図
で、１は試験片、２はこれを載置する試験片固定部、３
は昇降ステージで、このステージはモータ４によりウオ
ームギヤ５、ウオームホイール６を回転させることによ
り、ねじ軸７を介して垂直方向に上下に移動できる。８
は圧子で負荷伝達軸９により負荷機構10に連結される。
11は圧子の変位検出器で、軸９に固定された鉄芯12と差
動トランス13などで構成される。負荷機構10としては各
種のものが知られているが本実施例では、電磁力発生部
Ｆ、レバーＬ、バネ板Ｓにて構成されておりフオースコ
イルＦによる電磁力をレバーＬを介して負荷伝達軸９に
矢印方向に伝えるようになっている。14は試験片の荷重
負荷ポイントの位置決めや圧痕の大きさなどを観測する
ための顕微鏡の光学系で14′は対物鏡筒、14″は接眼部
である。15は本発明の要部を構成するテーブル載置型の
気密試験室で断熱材などで構成され、フレームに固定的
に取付けられる。16は試験室15内の気密を保持し且つ圧
子17による負荷動作即ち負荷伝達軸の上下動を許容する
金属製など耐熱性のベローズでその上蓋部材18と軸９と
はＰ点で連結されている。19は試験室15とステージ３と
の気密を保つためのパッキングなどのシール部材、20は
加熱ヒータ、21は試験室内へ不活性ガスなどの雰囲気ガ
スを導入するためのガス導入部、22はガス排出部であ
る。
で、１は試験片、２はこれを載置する試験片固定部、３
は昇降ステージで、このステージはモータ４によりウオ
ームギヤ５、ウオームホイール６を回転させることによ
り、ねじ軸７を介して垂直方向に上下に移動できる。８
は圧子で負荷伝達軸９により負荷機構10に連結される。
11は圧子の変位検出器で、軸９に固定された鉄芯12と差
動トランス13などで構成される。負荷機構10としては各
種のものが知られているが本実施例では、電磁力発生部
Ｆ、レバーＬ、バネ板Ｓにて構成されておりフオースコ
イルＦによる電磁力をレバーＬを介して負荷伝達軸９に
矢印方向に伝えるようになっている。14は試験片の荷重
負荷ポイントの位置決めや圧痕の大きさなどを観測する
ための顕微鏡の光学系で14′は対物鏡筒、14″は接眼部
である。15は本発明の要部を構成するテーブル載置型の
気密試験室で断熱材などで構成され、フレームに固定的
に取付けられる。16は試験室15内の気密を保持し且つ圧
子17による負荷動作即ち負荷伝達軸の上下動を許容する
金属製など耐熱性のベローズでその上蓋部材18と軸９と
はＰ点で連結されている。19は試験室15とステージ３と
の気密を保つためのパッキングなどのシール部材、20は
加熱ヒータ、21は試験室内へ不活性ガスなどの雰囲気ガ
スを導入するためのガス導入部、22はガス排出部であ
る。
【０００８】以上の構成において、例えば１５０℃の高
温不活性ガス雰囲気中における試験片の硬度測定を行な
う場合の作用について説明する。
温不活性ガス雰囲気中における試験片の硬度測定を行な
う場合の作用について説明する。
【０００９】先ずステージ３、試験片固定部２を下方へ
下げた状態で大気中において固定部２上に試験片１を載
せ、ステージ３を１８０度旋回して試験片を顕微鏡筒1
4′の下にもってきて負荷ポイントの位置決めを行ない
試験片を適当な手段で固定台に固定する。次に再びステ
ージを１８０度旋回して旧位置に戻す。これにより顕微
鏡で定めた負荷ポイントが圧子の真下にくるように装置
が調整されている。この状態でモータ４を駆動してステ
ージ３を上に持ち上げ、試験室15の下部に接合させる。
これによりパッキング19とステージ上面とが気密に接合
し試験室内は気密状態に保持される（このとき圧子と試
験片表面とは軽くタッチした状態となる）。次にヒータ
20に通電し試験室内の昇温を行なうとともに、ガス導入
管21からガスを導入して試験室内に所望のガスを充填す
る。図示されていないが試験室内の雰囲気ガスの温度・
圧力は適当なセンサにより所望の値に制御される。試験
室内が所望の雰囲気条件になった状態で、フオースコイ
ルＦに電流を与え負荷機構を働かせ負荷伝達軸９，９′
を介して圧子17を一定の小さな力で圧下する。これによ
り試験片１に圧痕が与えられる。この圧痕の深さは圧子
の変位量に対応するので、これを変位検出器11で測定す
ることにより試験片の硬度測定ができる。この場合試験
室内の熱による検出器や負荷機構への影響は、ベローズ
の封止作用によって防止されるが、負荷伝達軸９の材質
をセラミックスや耐熱樹脂など熱不良導体で構成してお
けば更に効果的である。
下げた状態で大気中において固定部２上に試験片１を載
せ、ステージ３を１８０度旋回して試験片を顕微鏡筒1
4′の下にもってきて負荷ポイントの位置決めを行ない
試験片を適当な手段で固定台に固定する。次に再びステ
ージを１８０度旋回して旧位置に戻す。これにより顕微
鏡で定めた負荷ポイントが圧子の真下にくるように装置
が調整されている。この状態でモータ４を駆動してステ
ージ３を上に持ち上げ、試験室15の下部に接合させる。
これによりパッキング19とステージ上面とが気密に接合
し試験室内は気密状態に保持される（このとき圧子と試
験片表面とは軽くタッチした状態となる）。次にヒータ
20に通電し試験室内の昇温を行なうとともに、ガス導入
管21からガスを導入して試験室内に所望のガスを充填す
る。図示されていないが試験室内の雰囲気ガスの温度・
圧力は適当なセンサにより所望の値に制御される。試験
室内が所望の雰囲気条件になった状態で、フオースコイ
ルＦに電流を与え負荷機構を働かせ負荷伝達軸９，９′
を介して圧子17を一定の小さな力で圧下する。これによ
り試験片１に圧痕が与えられる。この圧痕の深さは圧子
の変位量に対応するので、これを変位検出器11で測定す
ることにより試験片の硬度測定ができる。この場合試験
室内の熱による検出器や負荷機構への影響は、ベローズ
の封止作用によって防止されるが、負荷伝達軸９の材質
をセラミックスや耐熱樹脂など熱不良導体で構成してお
けば更に効果的である。
【００１０】次に超微小硬度計においてより高温雰囲気
例えば３００℃などの条件でも、超微小な荷重を発生す
る精度の高い負荷機構の熱歪などを完全に防止できるよ
うにした実施例を図２に示す。図２では負荷機構の内部
構造、顕微鏡の機構、ステージ昇降機構などは図１と同
様であり且つ本発明の要部でもないので省略した。
例えば３００℃などの条件でも、超微小な荷重を発生す
る精度の高い負荷機構の熱歪などを完全に防止できるよ
うにした実施例を図２に示す。図２では負荷機構の内部
構造、顕微鏡の機構、ステージ昇降機構などは図１と同
様であり且つ本発明の要部でもないので省略した。
【００１１】図中の符号は図１と同様の部材には同一の
符号を付し又その部分の作用も同様であるので詳述は省
略する。
符号を付し又その部分の作用も同様であるので詳述は省
略する。
【００１２】図１と異ったところは、負荷伝達軸９が圧
子17及びその支持軸９′と切離されていることである。
即ち負荷機構10からの荷重は軸９、負荷伝達用環状円板
９″及び負荷伝達用ボール23（３点）を介してベローズ
16の上蓋部材18に伝達されるようになっている。またこ
の上蓋部材18の位置は圧子高さ調整環24によって規制さ
れており、この調整環24は試験室15に固定されたベロー
ズケース25に螺合されているので、これを回転させるこ
とにより上蓋部材18の高さを上下に調整できる。従って
試験室内にガスを導入しこれを高温に加熱し雰囲気温度
を調整している間即ち硬度測定の前段階では、上蓋18、
ボール23をともに下方へ若干下げておくことにより負荷
伝達軸９，９″は試験室15即ちベローズ上蓋部材18と完
全に切離せるようにしておく。従って試験室からの熱の
伝導は解放され負荷機構に熱の影響が及ぶことがない。
試験を行うときは負荷伝達軸９を徐々に降し、負荷円板
９″がボール23に接触した状態から実際の試験荷重がベ
ローズ上蓋部材18、圧子支持軸９′を介して圧子17に伝
達される。この場合圧子支持軸９′や部材18、負荷軸９
の材質をセラミックスなどの熱不良導体で構成しておけ
ば負荷機構10への熱の影響が一層軽減される。尚図では
圧子と変位検出部との間をベローズを介して連結したが
ダイヤフラムなど他の伸縮性気密部材を利用することも
可能である。
子17及びその支持軸９′と切離されていることである。
即ち負荷機構10からの荷重は軸９、負荷伝達用環状円板
９″及び負荷伝達用ボール23（３点）を介してベローズ
16の上蓋部材18に伝達されるようになっている。またこ
の上蓋部材18の位置は圧子高さ調整環24によって規制さ
れており、この調整環24は試験室15に固定されたベロー
ズケース25に螺合されているので、これを回転させるこ
とにより上蓋部材18の高さを上下に調整できる。従って
試験室内にガスを導入しこれを高温に加熱し雰囲気温度
を調整している間即ち硬度測定の前段階では、上蓋18、
ボール23をともに下方へ若干下げておくことにより負荷
伝達軸９，９″は試験室15即ちベローズ上蓋部材18と完
全に切離せるようにしておく。従って試験室からの熱の
伝導は解放され負荷機構に熱の影響が及ぶことがない。
試験を行うときは負荷伝達軸９を徐々に降し、負荷円板
９″がボール23に接触した状態から実際の試験荷重がベ
ローズ上蓋部材18、圧子支持軸９′を介して圧子17に伝
達される。この場合圧子支持軸９′や部材18、負荷軸９
の材質をセラミックスなどの熱不良導体で構成しておけ
ば負荷機構10への熱の影響が一層軽減される。尚図では
圧子と変位検出部との間をベローズを介して連結したが
ダイヤフラムなど他の伸縮性気密部材を利用することも
可能である。
【００１３】以上の実施例では、微小硬度計ないし超微
小硬度計に本発明を実施した例について説明したが、類
似の構成をもつ各種試験機例えば試験片の圧子による塑
性変形を測定する負荷除去試験機などにも適用できる。
小硬度計に本発明を実施した例について説明したが、類
似の構成をもつ各種試験機例えば試験片の圧子による塑
性変形を測定する負荷除去試験機などにも適用できる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は微小硬度計
ないしその類似装置において、試験片を支持する試験片
固定部及び圧子を含むごく限られた小区画域のみを包囲
する小型コンパクトな雰囲気試験室をステージ上に設け
るようにしたので置換ガス量も少くてすみ、温度制御も
簡単であるなど雰囲気制御がシンプル且つ効率的に行え
る。
ないしその類似装置において、試験片を支持する試験片
固定部及び圧子を含むごく限られた小区画域のみを包囲
する小型コンパクトな雰囲気試験室をステージ上に設け
るようにしたので置換ガス量も少くてすみ、温度制御も
簡単であるなど雰囲気制御がシンプル且つ効率的に行え
る。
【００１５】これにより従来殆んど不可能であった実際
のハードな環境に即した材料の試験が、既存の微小硬度
計などに簡単なアタッチメントを取付けるだけでできる
ようになった。
のハードな環境に即した材料の試験が、既存の微小硬度
計などに簡単なアタッチメントを取付けるだけでできる
ようになった。
【００１６】又変位検出部や負荷機構など精度を要する
機構を、雰囲気試験室の外に隔離し、ベローズなどの伸
縮性気密部材を介して試験室内の圧子と関連させるよう
にしたので、高温雰囲気中での試験や腐食性ガス中での
試験に際しても、これらの機構が熱やガスによる歪や変
形を受けその精度に狂いを生ずる恐れも少なくなり、精
度の高い雰囲気試験が可能となる。
機構を、雰囲気試験室の外に隔離し、ベローズなどの伸
縮性気密部材を介して試験室内の圧子と関連させるよう
にしたので、高温雰囲気中での試験や腐食性ガス中での
試験に際しても、これらの機構が熱やガスによる歪や変
形を受けその精度に狂いを生ずる恐れも少なくなり、精
度の高い雰囲気試験が可能となる。
【００１７】さらに第２の実施例に示したように負荷伝
達軸を圧子と完全に切離した構成とし、負荷作動時のみ
ベローズの外側から負荷力を圧子に伝達するようにすれ
ば、超微小硬度計など１００ｍｇ程度以下の微小な荷重
を極めて高い精度で発生する負荷機構であってもこれへ
の熱の影響が略完全になくなるので、高温雰囲気下での
超微小硬度測定がはじめて可能となった。
達軸を圧子と完全に切離した構成とし、負荷作動時のみ
ベローズの外側から負荷力を圧子に伝達するようにすれ
ば、超微小硬度計など１００ｍｇ程度以下の微小な荷重
を極めて高い精度で発生する負荷機構であってもこれへ
の熱の影響が略完全になくなるので、高温雰囲気下での
超微小硬度測定がはじめて可能となった。
【００１８】以上のように本発明は、小形コンパクトな
雰囲気試験室を提供するとともに、雰囲気による負荷機
構への影響を略完全に防止し高精度な雰囲気試験ができ
るなど、産業上有用な効果を呈するものである。
雰囲気試験室を提供するとともに、雰囲気による負荷機
構への影響を略完全に防止し高精度な雰囲気試験ができ
るなど、産業上有用な効果を呈するものである。
【図１】本発明の１実施例の断面図。
【図２】本発明の他の実施例の要部断面図。
１…試験片 ２…試験片固定部 ３…昇降ステージ ９…負荷伝達軸 10…負荷機構 11…変位検出部 14…顕微鏡光学系 15…雰囲気試験室 16…ベローズ 17…圧子 20…ヒータ 21…ガス導入部 22…ガス排出部 23…圧子高さ調整環 25…ベローズケース
Claims (1)
- 【請求項１】 試験片に圧子を介して負荷を与える負荷
機構と、圧子の変位量を検出する変位検出部と、試験片
を載置する試験片固定部と、この固定部を保持しこれを
少くとも垂直方向に移動させる昇降ステージとを備えた
装置において、圧子及び試験片固定部を含む小区画域を
包囲する気密試験室をステージ上に設けるとともに、試
験室内の圧子と変位検出部との間を伸縮性の気密部材を
介して連結し、負荷機構の負荷力をこの伸縮性気密部材
を介して圧子に伝達するように構成したことを特徴とす
る微小硬度計及びその類似装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33764193A JPH07198573A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 微小硬度計及びその類似装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33764193A JPH07198573A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 微小硬度計及びその類似装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198573A true JPH07198573A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=18310576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33764193A Pending JPH07198573A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 微小硬度計及びその類似装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07198573A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008134116A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Mitsutoyo Corp | 試料固定装置及び硬さ試験機 |
| CN103234847A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-08-07 | 北京汽车股份有限公司 | 便携式车门外板抗凹试验装置 |
| CN103293074A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 沈阳工业大学 | 橡胶高温硬度动态测量装置 |
| CN113075022A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-06 | 山东宗德机电设备有限公司 | 一种用于连续高温硬度测试的高温硬度计 |
| CN113375935A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-09-10 | 北京航天动力研究所 | 一种超低温设备加载力精确测量装置及方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33764193A patent/JPH07198573A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008134116A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Mitsutoyo Corp | 試料固定装置及び硬さ試験機 |
| CN103234847A (zh) * | 2013-04-03 | 2013-08-07 | 北京汽车股份有限公司 | 便携式车门外板抗凹试验装置 |
| CN103293074A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-11 | 沈阳工业大学 | 橡胶高温硬度动态测量装置 |
| CN103293074B (zh) * | 2013-05-31 | 2015-06-24 | 沈阳工业大学 | 橡胶高温硬度动态测量装置 |
| CN113075022A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-06 | 山东宗德机电设备有限公司 | 一种用于连续高温硬度测试的高温硬度计 |
| CN113075022B (zh) * | 2021-03-22 | 2022-11-22 | 山东宗德机电设备有限公司 | 一种用于连续高温硬度测试的高温硬度计 |
| CN113375935A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-09-10 | 北京航天动力研究所 | 一种超低温设备加载力精确测量装置及方法 |
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