JPS60256030A

JPS60256030A - 微小荷重負荷装置

Info

Publication number: JPS60256030A
Application number: JP11368684A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Yamada; 山田　弘治; Kazuo Nakato; 中藤　一雄
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-12-17
Also published as: JPH0352013B2

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】（イ）　産業上の利用分野この発明は、たとえば試料の硬度を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ｔ−１七して、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Ｈの硬度をめるに
は、圧子を試料に向かって下降させる。そして、圧子を
試料に接触させ、圧子に所定の荷重を加え、圧子によっ
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
の表面積によって試料の硬度をめることができる。

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′かじながら、最近、種々の材料の開発に伴い
、ｌｏｍｇｆ〜５０ｇｆの微小荷重に対する試料の硬度
を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、圧子をフォ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っ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七
ができながった。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
式負荷機構によっ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、その衝撃によって動荷重が生じ、荷重精度に影
響する。衝撃によっ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って圧子を一
定距離下降させ、しがちその速度を的確に制御するのは
技術的に困難である。したがって、これを実用化するこ
と力でてきなかったものである。

〈ハ）　目　的したがって、この発明は、硬度針の圧子なとの治具を試
料に接触させ、電磁式負荷機構によって治具に微小荷重
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って動荷重が生
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　成この発明は、治具を基板に対し相対的に昇降可能に案内
し、基板に設けた電磁式負荷機構に連結する。さらに、
基板を基台に対し相対的に昇降可能に案内し、基台に設
けた機械的昇降機構に係合させる。そして、機械的昇降
機構によって治具、電磁式負荷機構および基板全体を下
降させ、これによって治具を試料に接近させる。その後
、電磁式負荷機構によって治具に微小荷重を加えるよう
にしたことを特徴とするものである。

（ホ）実施例以下、この発明の実施例を図面について説明す図におい
て、この装置は試料（１）の硬度を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）に対し相対的に昇降可能に案内
され、基板〈３）の電磁式負荷機構（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）、（ＳＬ）が実質上水平に、かつ互いに平行に配
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、板はね（７Ｈ）、＜７Ｌ）によって負荷軸（６
）がリンク（５Ｈ）、（５Ｌ）に連結され、板はね（８
Ｈ）、（８Ｌ）によってリンク（５Ｈ）、（５Ｌ）が基
板（３）に連結され、負荷軸（６）およびリンク（５Ｈ
）、（５Ｌ）によって平行四辺形リンク機構が形成され
ている。これによって圧子（２）が昇降可能に案内され
ている。

電磁式負荷機構（４）はフォースコイル（９）とマグネ
ット〈１０）からなり、マグネット（ｌＯ）は基板（３
）に固定され、フォースコイル（９）はレバー（ｌｌ）
に連結されている。そして、板はね（１２）によってレ
バー（１１）が基板（３）に連結され、板はね（１３）
。

（１４）によって負荷軸（６）がレバー（１１）に連結
されている。これによって圧子（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）
とフォースコイル（９）を平衡させ、保持する作用をす
る。

基板（３）は基台（１５）に対し相対的に昇降可能に案
内されている。この実施例では、幅広の板はね（１６）
によって基板（３）が基台（１５）に連結されている。

したがって、基板（３）を板はね（１６）のまわりに揺
動させることができ、昇降させることができる。

基板（３）は機械的昇降機構（１７）によって操作され
る。昇降機構（１７）は偏心カム（１８）とモータ（１
９）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ッチ（２１）（）、　（２１Ｌ）
を有し、受台（２０）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針において、昇降機構（１
７）のモータ（１９）によって偏心カム（１８）を回転
させると、基板（３）が偏心カム（１８）に追随し、板
はね（１６）のまわりを揺動運動する。したがって、圧
子（２）、電磁式負荷機構（４）および基板（３）全体
を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。点線で示すように、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ッチ（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。したがって、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）のフォースコイル（９）
に電流を供給すると、その電磁力によってフォースコイ
ル（９）が押し上げられ、レバー（１１）が板はね（１
２）のまわりを揺動する。したがって、レバー（１１）
および板はね（１３）、　（１４）によって負荷軸（６
）が押し下げられ、リンク（５）１）、（５Ｌ）が板は
ね（８Ｈ）、（８Ｌ＞のまわりを揺動する。圧子（２）
は負荷軸（６）、板はね（７）１）、（７Ｌ）およびリ
ンク（５）１）、（ＳＬ）によって案内され、試料（１
）に向かって下降する。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
。したがって、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）によって基板（３）が押し上
げられ、圧子（２）、電磁式負荷機構（４）および基板
（３）全体が上昇する。基板（３）が上昇すると、上方
のマイクロスイッチ（２１Ｈ）が動作し、昇降機構（１
７）のモータ（１９）および偏心カム（１８）は自動的
に停止する。したがって、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
によって試料（１）の硬度をめることができる。

したがって、この装置は電磁式負荷機構（４）によって
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、板はね（７Ｈ）、（７Ｌ）。

（８）１１．　（８Ｌ）によって負荷軸（６）、リンク
（５Ｈ）、（ＳＬ）および基板（３）が連結され、板は
ね（１２）、（１３）、（１４）によって負荷軸（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）’、＜ＳＬ）、レバー（
１１）および基板（３）間の摩擦は小さい。したがって
、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。したがって、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）によって圧子
（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、電磁式負荷機構く４）によって圧子
（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。したがって、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
っ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、これによって基板（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
はね（１６）に代えてその他のガイド機構を使用し、こ
れによって基板（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）に対し相対的に昇降
可能に案内し、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って圧子（２）、電磁式
負荷機構（４）および基板（３）全体を下降させると、
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。したがって、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）の硬度をめる硬度針に
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
。この場合は、圧子（２）に代えて圧盤なとの治具を使
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七が
でき、電磁式負荷機構によって治具に微小荷重を加える
ことができる。

（へ）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
って治具に微小荷重を加えることができる。したがって
、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。したがって、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）・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・機械的昇降機構特許出願人　株式会社島
津製作所代　理　人　新　実　健　部〈外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

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って
、前記治具を基板に対し相対的に昇降可能に案内し、前
記基板の電磁式負荷機構に連結するとともに、前記基板
を基台に対し相対的に昇降可能に案内し、前記基台の機
械的昇降機構に係合させ、前記機械的昇降機構によって
前記治具、前記電磁式負荷機構および前記基板全体を下
降させ、これによって前記治具を前記試料に接近さ姓、
前記電磁式負荷機構によっ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。