JPS63127141A - 微小硬度計 - 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］ ゛　本発明は金属材料等の硬度を測定する微小硬度計に
関する。

［従来の技術］ 従来の微小硬度計は、水平面内で回転するレホルハに圧
子と対物レンズとを取り付だものが一般的であり、荷重
レンジは１０〜１００１００Ｏで、圧子に負荷される荷
重の大きさを８段階程度に切り換えることができるよう
になっている。また、荷重方式としては、複数の重錘群
から選んだ単数または複数の重錘の荷重を直接圧子軸上
に負荷する直接負荷方式か採用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 試験に際しては、圧子と対物レンズとを交互に試験位置
に移動させるが、上記従来の微小硬度計では重錘の数が
多くなるとこれをレボルバ内に収めて圧子とともに回転
移動させるのが困難となり、対物レンズに至る光軸トに
も重錘を配置しなければならなかった。このため、光軸
をリレーして重錘を迂回させなければならず、光学系の
構造が複雑となるという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するため次のような構成を採
用した。

すなわち、本発明にかかる微小硬度計は、試験片に押し
込まれる圧子と、該圧子に重錘の荷重を負荷する荷重装
置と、試験片表面の試験個所を観察することのできる光
学装置とをそなえた微小硬度肝において、前記荷重装置
の重錘に光学装置の光軸が通過するＬ′ｒ通孔が形成さ
れていることを特徴としている。

［作用コ 重錘に光軸の通過する貫通孔が設けられているため、圧
子軸に直接負荷する直接負荷方式を採用し、圧子から対
物レンズへの切替え時に重錘を負荷軸上に残しておくよ
うにしても光路の邪魔にならない。したがって、光学系
の構造を部用なものとして、かつ重錘の数を多くするこ
とができる。

［実施例］ 以下、図面にあられされた実施例について説明する。

この微小硬度計１は、試料台２を昇降する昇降ハンドル
３が設けられた基台５と、該基台に立設されたコラム７
によって支持される計測部９からなる。試料台２にはマ
イクロメータヘッド８゜８′によって前後左右に移動す
るステージ１０が取り付けられており、試料はこのステ
ージＩＯに装着される。

計測部９には荷重装置Ａと光学装置Ｂとが設けられてい
る。

荷重装置Ａは、大小複数の重錘１５　（１５ａ、　１５
ｂ。

・・・）をそなえている。重錘１５は、下に開口する円
筒形に形成され、芯部には通孔１６が穿設されており、
大きい重錘の内側に順次小さな重錘か嵌合した状態で互
いに重ね合わされている。

重ね合わされた椀状の重錘１５．１５．・・・の芯部の
通孔１６には中空軸２０が挿通されている。中空軸２０
の外周部には一ト下２個所にフランジ状突起２１．２２
か形成されており、下端部には寸法調節用の伸縮筒２３
が螺着されている。中空軸２０の下側の突起２２は最も
内側の重錘１５ｈの内側に係合している。

図示例では重錘は円筒形をなしているが、これを角筒形
としてもよい。また、重錘を一定の幅を有するコ字計枠
体とし、これを重ね合わせることができるようにするこ
ともできる。この場合にも中央部に通孔１６を穿設する
ことはできる。

中空軸２０の下端部は荷重伝達軸２５の上端フランジ部
２５ａ上にあって、負荷時には荷重伝達＋１！ｄＩ２５
に載置されるようになっている。この荷重伝達軸２５は
、負荷ケース２７に設けたガイド孔２８に摺動自在に嵌
合しており、下端部には円錐状の尖端部２５ａが形成さ
れている。

荷重伝達軸２５の下側には圧子３０を保持する圧ｒホル
ダ２９が設けられている。圧子ホルダ２９は負荷ケース
２７に設けた支点３２によって上下に回動可能に支持さ
れたレバー３３の一方の先端部に取り付けられており、
レバー３３の反対側の端部にはビン３４か横向きに突設
されている。このピン３４には負荷ケース２７に軸３６
で枢着された回動アーム３７が当接するようになってい
る。

側面視概略コ字形の負荷ケース２７は、その中央部に設
けた軸受孔４０の軸受４１，４＋で支承される本体ケー
ス９ａ側の支持軸４３によって水平面内で所定角度範囲
で回転自在に支持されている。負荷ケース２７の下面側
には前記圧子ホルダ２９と同心円１でかつ圧子ホルダを
挟む位置に計測用対物レンズ４５と観察用対物レンズ４
６が設けられており、負荷ケース２７を回転させること
により両レンズ４５．４６を図の圧子ホルダの位置すな
わち中空軸２０の直下部の試験位置に位置させることが
できるようになっている。なお、負荷ケース２７には、
その位置を検出するマイクロスイッチ３５が設けられて
いる。

前記支持軸４３は芯部に貫通孔を有する中空の軸として
形成され、本体ケース９ａ内の機枠５０に取り付けられ
ている。支持軸４３の貫通孔には荷重加除装置Ｃの伝達
軸５２が慴動自在に嵌合しており、該伝達軸５２はバネ
５３によって上向きに付勢されている。伝達軸５２の下
端部にはボールが嵌着され、該ボールが首記回動アーム
３７上面に当接するようになっている。

伝達軸５２は上端にも下端部と同様なボールが嵌着され
ており、該上端部に側面視カギ形の回動体５５の先端部
が当接している。回動体５５は軸５６によって回動自在
に枢支されており、その起上り部５５ａの背面に偏心カ
ム５７が当接している。

偏心カム５７は軸受５９，５９　　′によって支承され
た回転軸６０に取り付けられている。回転式；１ｕＯに
は１対の回転板６２．６２　’か取り付けられており、
該回転板には回転１袖に対し偏心した位置に爪６３が突
設されている。

回転４ｑｊ　６０にはプーリとベルト６５を介してモー
タ６７の回転動力が伝えられる。回転軸６０が回転して
偏心カム５７の長径部が回動体５５の起上り部を押圧す
ると該回動体が回動し、その水平部５５ｂが伝達軸５２
を下向きに押し下げる。このため回動アーム３７が下向
きに回動してレバー３３の後端部を押圧するので、レバ
ー３３が支点３２を中心に回動し、圧子ホルタ゛２９が
持ち上げられる。偏心カム５７の短径部が回動体５５に
当接している状態では圧子ホルダ２９が下降した状態と
なる。

重錘１５の上方には重錘カバー６９が設けられ、該重錘
カバーの上方には前記中空軸２０の上端部が突出すると
ともに、該中空軸を挟むようにして１対の軸７０．７０
　’が並設されている。軸７０．７０　′は回動自在に
支持されており、その中間部にお番する前記中空バイブ
２０の両側部に該中空パイプの上部突起２１に下側から
係合する係合部材７１がそれぞれ設けられている。軸７
０．７０　′の後端部には前記回転板６２．６２　　′
の爪６３か当接するアーム７３が設けられるとともに、
軸７０．７０　”をその係合部材７１が中空ＩＩＩ！１
Ｉ２０の上部突起２１に係合しない下向きの状態となる
ようイ・ｌ勢するバネ７４が設けられている。回転軸ｔ
ｉＯが回転し、回転板６２．６２　　′の爪６３．６３
がアーム７３’、７３をそれぞれ押圧すると２軸７０．
７０　’がバネ７４．７４の張力に抗して回転し、係合
部材７１が中空「噛２０の上部突起２１に係合してこれ
を押し上げるので、常時は荷重伝達＠２５上に載置され
た状態となっている中空ｌＴｈ１１２０が重錘群を吊り
トげながら上動する。このため圧子に荷重が負荷されな
くなるのである。上記軸７０．７０　　’、係合部材７
１、アーム７３、バネ７４等は、重錘の負荷機能を一時
停止する荷重吊上げ装置りを構成する。

なお、回転板６２．６２　　”と偏心カム５７とは共通
の回転軸６０に取り付けられているので、上記荷重加除
装置Ｃと荷重吊上げ装置りとは互いに連動し、圧子３０
が持ちヒげられるときは重錘も同時に吊り上げられる。

この荷重装置Ａには圧子３０に負荷される荷重の大きさ
を切り換えるための荷重切換え装置Ｅが設けられている
。荷重切換え装置Ｅは互いに重ね合わされた荷重群＋５
．・・・の下側で＠後動して荷重を支持する１対の受板
７７．７７をそなえている。受板７７は、中央部に円筒
形の荷重１５の外周に沿うような湾曲状切欠部７８か形
成され、両端部はナツト部材８０．８０に固定されてい
る。ナツト部材８０．８０は、中央部を境として両側に
互いに逆方向のねじが刻設された１対のねじ棒８１，８
＋に螺合している。駆動モータ８３からベルト８４．８
４　　’を介して伝達される回転動力により両ねじ棒旧
、８１が同時に同方向へ回転すると、これに螺合するナ
ツト部材８０、・・・が移動するため、１対の受板７７
．７７がモータ８３の回転方向に応じて互いに接近する
方向または互いに離反する方向に移動する。１対の受板
７７．７７が互いに接近する方向すなわち荷重を吊る中
空＠２０に向って移動すると、中空軸２０がＦ降したと
きに受板７７．７７によって支持される重錘の数か多く
なり、圧’％３０に負荷される荷重値が小さくなる。逆
に受板７７．７７が互いに離れる方向に移動すると、中
央部に位置する重錘が支持されなくなるため、圧７′３
０に加わる荷重が大きくなる。受板７７．７７が最外部
まで移動するとすべての重錘がフリーとなり圧子３０に
最大の荷重（例えば２０００ｇｒｆ　）が負荷される。

また、受板７７．７７が最も接近した状態では最小の重
錘１５ｈに至るまですべての重錘が受板によって支持さ
れるので、荷重伝達Ｉｐｌｈ２５には中空軸２０の重量
のみが負荷されることになる。すなわち、中空軸２０自
体が一つの重錘として作用するようになっている。また
、圧′ｆ３０には圧子ホルダ２９、荷重伝達軸２５、レ
バー３３等の重量も加えられるので、これらも別個に設
けた重錘の一つを構成することになる。この場合、中空
ＩｐＩｈ２０の重Ｈｋと圧子ホルダ２９等の重量の総和
は最小の重錘１５ｈの重量よりも軽くしておくのが好ま
しい。

例えば、最小の試験荷重を５ｇとすると、圧子ホルダ２
９、荷重伝達軸２５、レバー３３等の荷重を５ｇ、中空
軸２０の重量を５ｇとすればよい。中空＋１ｉ１１１２
０には重錘群の重量が加わるのでこれを支持するに充分
な強度が必要である。従って、中空軸２０を軽合金等で
製作しておくのが好ましい。この荷重装置では、例えば
荷重レンジか５〜２０００ｇｒｆで１１段切換えとする
ことも可能である。

なお、荷重切換え用のねじ棒旧、旧は、モータの動力の
かわりにツマミを設は人手で回わすようにしてもよい。

つぎに、光学装置Ｂについて説明する。この微小硬度計
には光路となるバイブ９０が前後方向に設けられており
、その後端部に光源となるランプ旧が設けられている。

荷重装置Ａの上部を通るバイブ９０の曲端部にはハーフ
ミラ−９３が取り付けられ、その上方にプリズム９５が
配置されている。プリズム９５の前端部は接眼レンズ９
７が取り付けられた計測器９８の光路筒９９に臨んでい
る。

前記ハーフミラ−９３の直下部には中空軸２０が位置し
ており、対物レンズ４５．４６への光軸が中空軸２０内
を通るようになっている。光源９１からの照明光は光軸
りに沿ってバイブ９０、ハーフミラ−９３内を通過し、
中空１ｄ＋２０内の光＋１１１Ｍに沿って試片表面に専
かれる。また、試片表面からの反射光は対物レンズ４５
　（４６）から中空：ｌ：＋ｌｈ２０の光ＩＩＩｌｂＭ
を経てハーフミラ−９３を通過しプリズム９５へ至る。

そして曲折されて光＠ＪＳに沿って接眼レンズ９７に導
かれる。

この微小硬度計の使用法について説明すれば、先ず供試
体である試験片を試料台２のステージ１０に固定し、ハ
ンドル３で上下位置を調節するとともに、マイクロメー
タヘッド８．８′を操作して供試個所を選択する。この
とき、観察用対物レンズ４６を中空軸２０の直下部に位
置させておく。

供試個所を決定したら負荷ケース２７を回わして圧子３
０を中空＠２０直下部の試験位置にセットする。このと
き予め荷重加除装置Ｃを操作して偏心カム５７の長径部
で回動体５５を下向きに回動させ、伝達１袖５２を押し
下げて圧子を試験片表面から持ちトげておく。荷重加除
装置Ｃと荷重吊り上げ装置りとは互いに連動するように
なっているので、この状態では中空軸２０が上動し、重
錘群を吊り上げ支持する。

つぎに、荷重切換装置Ｅを駆動して圧子に負荷される荷
重が所望の荷重となるようにする。しかるのち荷重加除
装置Ｃと荷重吊上げ装置りを解除状態とすれば、重錘１
５．・・・の荷重が中空軸２０、荷重伝達軸２５を介し
て圧子ホルダ２９の着力点（２５ａの点）に伝えられ、
圧子３０を供試面に押し込む。

圧その押込みが終了すれば、再度荷重加除装置Ｃと荷重
吊上げ装置りを操作して圧子３０と重錘１５、・・・を
持ち上げ、負荷ケース２７を回転させて対物レンズ４６
を試験位置に位置させ、接眼レンズ９７で圧痕の像を観
測しながら計測器９８で圧痕の大きさを計測する。

し発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる微小硬
度計は、圧子に負荷する荷重装置の重錘に光学装置の光
軸が通る貫通孔が形成されているので、重錘を負荷軸−
トに配置する直接負荷方式を採用しても光学系の邪魔に
ならなくなった。このため、重錘の数を増やしても光学
装置の構造を簡素化することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられす微小硬度計の外観図
、第２図はその側面断面図、第３図はその圧子ホルダの
断面図、第４図は計測部の平面図、第５図はその正面図
である。 １・・・微小硬度計　９・・・計測部　１５・・・重錘
２０・・・中空ｌ１ｉｌＩＩ　　２５−・・荷重伝達軸
　２９・・・圧子ホルダ３０−・・圧子　３３−・・レ
バー　４５．４６・・・対物レンズ９７・・・接眼レン
ズ　Ａ・・・荷重装置　Ｂ・・・光学装置特許出願人　
　株式会社　島津製作所 代理人　弁理士　　菅　原　　弘志 第１図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）試験片に押し込まれる圧子と、該圧子に重錘の荷
   重を負荷する荷重装置と、試験片表面の試験個所を観察
   することのできる光学装置とをそなえた微小硬度計にお
   いて、前記荷重装置の重錘に光学装置の光軸が通過する
   貫通孔が形成されていることを特徴とする微小硬度計。