JPS6232340A - 硬度計の負荷装置 - 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〕 本発明は、押込み硬さ試験および引っかき硬さ試験の両
方を行なえるようにした、硬度計の負荷装置に関する。

〔従来の技術〕

従来上り、例えば特公昭５５−７５３５号公報に記載さ
れているように、圧子付きの荷重軸を上下動させて、押
込み硬さ試験のみを行なえるようにしたものが提案され
ている。

また、例えば特開昭５９−３３４０号公報に記＠されて
いるように、スタイラスを試料面に圧接させ、スタイラ
スと試料面とを相対移動させることにより、このスタイ
ラスが引っかくと外の抵抗に起因する平行板ばねの歪み
量を歪みデージで検出することによって、引っか島試験
のみを行なえるようにしたものも提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、Ｊ〕記のような試験機では、押込み硬さ試験
あるいは引っかき硬さ試験のいずれか一方しか実施する
ことができず、不便である。

そこで、」−記の各試験機を単に寄せ染めていっしょに
することも考えられるが、これでは構造が複雑になるば
かりか、それぞれの試験精度の悪化を招くおそれもある
。

本発明は、このような状況下において創作されたもので
、構造の簡素化をはかりながら、押込み硬さ試験および
引っかき硬さ試験の両方を高い荷重精度で行なえるよう
にした、硬度計の負荷１ｉ！を提供することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の硬度計の負荷装置は、重力方向に沿
い上下動可能に配設され下端に圧子を有する荷重軸と、
同荷重軸と交叉する方向に配設され同荷重軸の上部を支
持する第１の板ばねと、上記荷重軸の下部に対し離接可
能に設けられるとともに同荷重軸の下部を接触支持しう
る可動部材とをそなえ、上記荷重軸の圧子取付部近傍を
貫通される第２の板ばねが設けられ、同第２の板ばねの
固定端が」二記第１の板ばねの固定端に対し上記荷）Ｒ
紬をはさんで反対側となるように上記第２の板ぼねが上
記可動部材の下方に配設されて、上記圧子による引っか
き試験時に上記荷重軸の頂方向移動を規制するストッパ
部がに２第２の板ばねに形成されたことをｖｔ像として
いる。

〔作　用〕

上述の本発明の硬度計の負荷装置では、可動部材を下降
させてゆけば、荷重軸付きの圧子が試料に当接し、可動
部材が荷重軸から離れた時点で試料に所要の負荷が作用
するようになりでいる。その後は可動部材を上昇させる
と、荷重軸を介して試料に作用しでいる負荷が除荷され
、試料」二に残された圧痕を測定することにより、押込
み硬さ試験を実施することができる。一方、引っかき硬
さ試験を行なうには、試料に所要の負荷をかけている状
態で、試料を横方向に移動させればよい、試料を横方向
に移動させると、圧子先端は試料表面に侵入しているか
ら、圧子と荷重軸は横方向へ移動するが、Ｐｔ５２の板
ぼねのストッパ部に当たり、その横方向移動が規制され
る。このときＰｔ５１の板ばねおよび第２の板ばねはそ
の各固定端が荷重軸をはさんで相互に反対側となるよう
に取り付けられでいるので、第１の板ばねお上り第２の
板ばねは共に引張背型を受け、これにより荷重軸の姿勢
を保持しながら、引っかき硬さ試験を実施することがで
きる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の一実施例としての硬度計の負
荷装置について説明すると、ｔＪＳ１図はその要部の概
略構成を示す模式図、第２図はその第２の板ぽねの平面
図、第３図（ａ）、（ｂ）はいずれもその第２の板ばね
の変形例を示す部分平面図である。

第１図に示すごとく、重力方向に沿い配設された荷重軸
１８はその下端に圧子１２をそなえ、その上端部がほぼ
水平な荷重軸支持用第１の板ばね１９を介し負荷装置本
体（以下「本体」という）２３に上下動可能に固定され
るとともに、その中間部の円錐形膨大部分１８ａが可動
部材１６の先端部における荷重軸支持部材としての円錐
受１５で接触支持されている。

可動部材１６の基端部は、はぼ水平な揺動用板ばね２２
を介して本体２３に取り付けられており、これにより可
動部材１６は鉛直面内で円滑に揺動できるようになって
いる。

そして可動部材１６の中間部は戻しばね２０を介して本
体２３に固定されている。

また可動部材１６の先端部には、上端が円錐状に尖った
接触子としてのピボット７が固定されていて、このピボ
ット７に下端を点接触して竪方向に配設された荷重制御
用押棒５が、その上端部における接触片４の上部円錐面
を、本体２３に固定されたストッパ３の円錐形ストッパ
７穴３ａにより上方から係合されるべく構成され、この
ようにして硬度測定時における押棒５の降下開始曲の初
期位置が決められるようになっている。

すなわち押棒５の上端部における接触片４は、戻しばね
２０の吊上げ力により、スト７バ受穴３ａに圧接されう
るようになっていて、これにより可動部材１６は不使用
時に安定した姿勢に保たれる。

さらに、押棒５の上端に点接触する負荷制御軸２が、押
棒５と同軸的に上下動でさるように本体２３付きの案内
部１に摺動可能に支承されている。

なお圧子１２の下方には、試料１３を載置するための移
動テーブル１４が設けられている。

また荷重軸１８の膨大部分１８ａ上には、必要に応じて
おちり６を着脱自在に付加できるようになっている。

ところで、可動部材１６の先端部には、可動部材１６の
下方において可動部材１６からＣ方向へ折り返すように
第２の板ばね１１がその基ｉ（固定端）をばね座８．ば
ね押え板９およびねじ１０で取り付けられている。これ
により第２の板ばね１１はその固定端が第１の板ばね１
９の固定端に対し荷重軸１８をはさんで反対側となるよ
うに配設されていることになる。

また、第２の板ばね１１には、第１．２図に示すごとく
荷重軸１８の圧子取付部近傍即ち圧子取付部のやや上方
部分が貫通する穴１１ａが形成されです５ワ、この穴１
１ａには、圧子１２による引っかき試験時に試料１３を
移動させることにより生じる荷重軸１８の横方向移動を
規制するストッパＩｌｂが形成されている。そして、こ
の穴１１この縁と荷重１１ｊ１１８との隙間のうち１ｌ
ｉ２の板ばね１１の固定部と反対側の隙間、即ちストッ
パ１１ｂと荷重軸１８との隙間の方が、負荷状態におい
て荷重軸１８の円錐形膨大部分１８ａと円誰受１５との
間に形成される水平方向の実効隙間よりも小さく設定さ
れている。

なお、板ばね２２はかなり強い板ばねとして構成されて
いる。

また、図示されていないが、本装置では、通常の微小硬
度計と同様に、試験後の圧痕や引っかき傷を顕微鏡で観
察する場合に、試料１３および試料移動テーブル１４を
除いた上部の負荷Ｋｉ？７全体が回転し、この回転に連
動して（ぼみ測定系としての顕微鏡も回転し、その結果
圧痕や引っかき傷の最終端の上部に１ｇ［微鏡がくるよ
うになっているから、そのままこれらを観察することが
で島る。

さらに引っかかれた方向と反対側に試料１３を移動して
ゆけば、傷全体を観察できることは勿論である。

なお、第１図中における符号１７は板ばね２２をばね押
えＪｆｉ２１と共に可動部材１６に取り付けるためのね
じを示している。

本装置は上述のごとく構成されているので、押込み硬さ
試験および引っかき硬さ試験の両方を実施することがで
きるが、最初に引っかき硬さ試験を行なうときの動作手
順について説明する。まず矢印への方向に負荷制御軸２
を下降させる。すると、負荷制御軸２と押棒５とが接触
し、押棒５が下降し始めると、ストッパ３と接触片４と
が離れ、可動部材１６が板ばね２２の変形に応じて荷重
軸１８をのせた状態で下降し続ける。その後圧子１２が
試料１３に接触し、圧子１２が試料１３の硬さに対応し
た深さまで侵入すると、荷重軸１８の下降が止まるが、
更に円錐受、１５が荷重軸１８かられずかに離れた状態
になるまで、円錐受１５を押し下げる。

この状態で、重力方向に荷重軸１８と圧子１２の各自重
が微小な荷重として負荷される。なお、その他あらかじ
めおもり６によって任意の値の荷重を負荷したり、荷重
軸１８の頂点に別系統（図示せず）の荷重（この荷重は
第１図矢印Ｂ方自からかけられる）を加えたり、荷重軸
１８の自重をばね（図示せず）により相殺したりして、
試料１３に微小荷重を作用させてもよい。

その後、試料１３に荷重を負荷した状態で、移動テーブ
ル１４に固定した試料１３を圧子１２と相対的に矢印Ｃ
の方向に移動して引っかき傷を試料１３に作ることが行
なわれる。

このとき、第２の板ぼね１１は可動部材１６の先端下部
に固定され、Ｃ方向にのびて同板ばねの穴１１ａを荷重
軸１８が貫通しているがら、試料１３をＣ方向に移動す
ると圧子１２と荷重軸１８も同時に移動するが、荷重軸
１８は円錐受１５に接触せず第２の板ばね１１の穴１１
ａのストグバ１１ｂに接触する。そして圧子１２と荷重
軸１８に加わる引っかき抵抗は第２の板ばね１１のスト
ッバ１１ｂによって受けられ、同板ばねの伸長方向に加
わるようになるから、荷重軸１８はＣ方向への移動を規
制されて試料１３上に引っか１傷を作る。

一方荷重紬１８の上部は引っかく方向と同じ方向に第１
の板ばね１９の固定端があるから、ＰＩＩＪｌの板ばね
１９の伸張方向に引っかきによる抵抗力が加わることに
なる。また上下の板ぼね１９．１１は最小負荷荷重を基
準としたばね力を設定した板ばねを使用しでいるから、
上下動の動きにも無理な力が加わらず、圧子１２は常に
一定の垂直な状態で試料１３に接することができる すなわち、かかる引っかき過程においては、荷重軸１８
は上下部を第１の板ばね１９と第２の板ばね１１とによ
って支持され、引っかき力による力はこれらの板ばね１
９，１１に引張力として作用するため、荷重軸１８の姿
勢が一定に保たれるのである。

また、試料面の硬軟、凹凸等により、荷重軸１８が」二
下動しようとしたと外には、重力方向の荷重変動は両板
ばね１９，１１の上下Ｊｊ向の移動にけう力のみである
から、両板ばね１９．１１のばね定数を事前１こ想定さ
ハ、ている圧子のＬ下勤範ｐη内で許容される荷重誤差
とすることは容易でＪ）る。

なお、除荷時には、試料１；（の引っかき移動を止め、
負荷制御軸２Ｉ押棒５を元の位置へ戻す。

その後、引っかき傷の状態あるいは引っかき傷の寸法が
図示しない通常のｇ徴鏡で測定される。

これ１こよＩ）＠小荷重での引っがト硬さ試験を行なう
、−とができる。

、ｔだ、押込み硬さ試験を行なうには、負荷制御軸２を
矢印へ方向に下降させてゆけばよい。これにより負荷制
御軸２と押棒５との接触後、ストッパ３と接触片４とが
離れ、更に可！１”Ｉ　ｔＹｔｓ材１６材上６して圧子
−１２の試料１３への接触後１こ、可動部材１６付トの
円忰受１５と荷重軸１８の円錐形膨大部分１８ｇとが離
れる。その結果、圧子１２は試料１３の硬さに対応した
深さまで侵入する。

その後は、負荷制御軸２．ｆＦＰ棒５を元の位置に戻せ
ば、負荷が解除される。そして、試料１３上に形成され
た圧痕を上記［微鏡で測定することが行なわれる。

二）ｔにより微小荷重での押込み硬さｔＩｔ験を行なう
ことができる。

このようにして、試料１３を引っかき移動させないとき
には、第２の板ばね１１は全く無関係な状態であるから
、従来の微小荷重での押込み硬さ測定が正確に行なえる
。

また、引っかき移動中は、上下の板ばね１９゜１１のば
ね定数を荷重に比べて小さくできるめで、荷重精度の高
い引っかき硬さ試験を行なえる。すなわち、荷重軸１８
は摩擦ガイドをもたないから重力方向への荷重変動がな
く、試料１３の硬軟。

凹凸等によって荷重軸１８が上下動する場合でも、あら
かじめの設定された上下の板ぼね１９，１１のばね定数
だけであるから、荷重軸１８の上下動に対する影響を無
視できる程度にすることができるのである。

さらに、第２の板ばね１１が可動部材１６に取り付けら
れているので、負荷は構全体をユニット化して、くぼみ
測定系（頚徴鏡）との位置変更が容易となる。

また第２の板ぼね１１と荷重＄１１１８との水星方向隙
間（荷重軸１８とストッパｌｌｂとの隙１ｍ）を微小量
として、試料移動量と引っかき傷の長さとの差を少な（
することもでトる。

なお、第２の板ばねＩＸを第３１１（ａ）、（ｂ）ｌ１
示すような形状とし、更に第２の板ぼね１１に、第３図
（ａ）に示すような円形の穴１１ａ′や第３図（１））
に示すような長円形の穴１１ａ″を形成してもよい。

この場合ら、各穴１１ａ’　、１１ａ″の縁部にストッ
パ１１１）と同ｍ能のストッパｌｌｂ’、ｌｌｂ″が形
成される。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の硬度計の負荷装置によれ
ば、重力方向に沿い」−下動可能に配設され下端に圧子
を有する荷重軸と、同荷重軸と交叉する方向に配設され
同荷重軸の上部を支持する第１の板ばねと、上記荷重軸
の下部に対し離接可能に設けられるとともに同荷重軸の
下部を接触支持しうる可動部材とをそなえ、上記荷重紬
の圧子取付部近傍を貫通されるも２の板ばねが設けられ
、同第２の板ばねの固定端が上記第１の板ばねの固定端
に対し上記荷重軸をはさんで反対側となるように上記＠
２の板ばねが上記可動部材の下方に配設されで、上記圧
子による引っかき試験時に上記荷重軸の横方向移動を規
制するストッパ部が上記第２の板ばねに形成されるとい
う簡素な構成で、微小荷重での押込み硬さ試験および引
っかき硬さ試験の両方を高い荷重精度で実施でさる利点
が１ｂる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例としての硬度計の負荷装置を示す
らので、１１図はその要部の概略碍成を示す僕弐図、ｆ
ｊ４２図はその第２の板ばねの平面図、第３図（ａ）、
（ｂ）はいずれもその第２の板ばねの変形例を示す部分
平面図である。 １・・案内部、２・・負荷制御軸、３・・ストッパ、３
ａ・・ストッパ７穴、４・・接触片、５・・押棒、６・
・おもり、７・・ピボット、８・・ばね座、９・・ばね
押え板、１０・・ねじ、１１・・第２の板ばね、１１ａ
、１１ａ’　、１１ａ”・・穴、１１ｂｔ１　Ｎ）’　
ｆｌ　１１）″　・・ストッパ、１２・・圧子、１３・
・試料、１４・・移動）−プル、１５・・円錐受、１Ｇ
・・可動部材、１７・・ねじ、１８・・荷重軸、１８ａ
・・円錐形膨大部分、１９・・第１の板ばｔλ、２０・
・戻しばね、２１・・（ｒね押え板、２２・・板ばね、
２３・・負荷装置本体ゆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重力方向に沿い上下動可能に配設され下端に圧子
   を有する荷重軸と、同荷重軸と交叉する方向に配設され
   同荷重軸の上部を支持する第１の板ばねと、上記荷重軸
   の下部に対し離接可能に設けられるとともに同荷重軸の
   下部を接触支持しうる可動部材とをそなえ、上記荷重軸
   の圧子取付部近傍を貫通される第２の板ばねが設けられ
   、同第２の板ばねの固定端が上記第１の板ばねの固定端
   に対し上記荷重軸をはさんで反対側となるように上記第
   ２の板ばねが上記可動部材の下方に配設されて、上記圧
   子による引っかき試験時に上記荷重軸の横方向移動を規
   制するストッパ部が上記第２の板ばねに形成されたこと
   を特徴とする、硬度計の負荷装置。
2. （２）上記第２の板ばねが上記可動部材に支持された、
   特許請求の範囲第１項に記載の硬度計の負荷装置。