JP2000298090A - 油圧式ブリネル硬さ試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧式ブリネル硬さ試験機において、モータ
ー駆動式ポンプを用いて、付加おもりに慣性力を働かせ
ないようにしつつ短時間で油を供給できるようにするこ
とである。 【解決手段】 モータにより駆動される給油ポンプ２に
よって試験機本体１に油１６を供給させ、この油１６で
付加おもり１３を持ち上げることにより所定の圧力を圧
子１５を介して試料に伝達させるモータ駆動式の油圧式
ブリネル硬さ試験機に、試験機本体１に供給された油１
６の油圧を測定し、この油圧が前記付加おもり１３が動
作する前の所定の油圧に達したことを検出する圧力検出
手段３と、この圧力検出手段３により油圧が前記所定の
油圧に達したことを検知したとき、前記モータの回転速
度を減速させる速度制御手段４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧式ブリネル硬
さ試験機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧式ブリネル硬さ試験機の原理を図３
を用いて説明する。まず、給油ポンプで油路１０１に油
１０２を注入すると、この油１０２により荷重用ピスト
ン１０３が押され、試料受台１０４に載せた試料に荷重
用ピストン１０３の先端に設けた圧子１０５が当たる。
荷重用ピストン１０３は始めは試料に圧子１０５が潜り
込むため沈んで行くが、ある程度まで行くと止まる。更
に油１０２を注入し続けると、付加おもり１０６が持ち
上がり、パスカルの原理により荷重用のピストン１０３
に決まった力がかかるようになる。この決まった力によ
り圧子１０５が試料に形成した窪みの直径を測定するこ
とにより硬さを算出することができる。

【０００３】このような油圧式ブリネル硬さ試験機で
は、油路１０１に油１０２を注入する手段として、図４
に示すような、手動でレバー２０１を動かし、ピストン
２０２を上下させて油を供給する手動式ポンプあるい
は、図５に示すような、モータ（図示省略）で偏心カム
３０１を回転させることによりピストン３０２を上下さ
せて油を供給するモータ駆動式ポンプが用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、油を供給して
ゆく過程で、油を一度に大量に供給すると、付加おもり
が急激に動くので、付加おもりに慣性力が働き、余計な
力が圧子から試料へ伝わってしまう。図５に示すような
モータ駆動による供給の場合は、供給開始から供給完了
まで同じスピードで供給されるため、慣性力が生じてし
まう。この慣性力を防ぐには偏心カム３０１を回転させ
ているモータの回転を遅くすれば良いが供給に時間がか
かりすぎてしまう。また、図４に示すような手動による
供給の場合は、作業者が荷重指示装置１０７を見ながら
供給作業を行い、設定試験力に近づいたらレバー２０１
をゆっくり操作し、付加おもりにこのような慣性力が働
かないようにできるが、人力で行うので時間がかかり、
人手が必要となる。

【０００５】そこで、本発明の課題は、油圧式ブリネル
硬さ試験機において、モーター駆動式ポンプを用いて、
付加おもりに慣性力を働かせないようにしつつ短時間で
油を供給できるようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、モータにより駆動される給油ポ
ンプによって試験機本体（１）に油（１６）を供給さ
せ、この油（１６）で付加おもり（１３）を持ち上げる
ことにより所定の圧力を圧子（１５）を介して試料に伝
達させるモータ駆動式の油圧式ブリネル硬さ試験機にお
いて、前記試験機本体（１）に供給された油（１６）の
油圧を測定し、この油圧が前記付加おもり（１３）が動
作する前の所定の油圧に達したことを検出する圧力検出
手段（３）と、この圧力検出手段（３）により油圧が前
記所定の油圧に達したことを検知したとき、前記モータ
の回転速度を変化させる速度制御手段（４）と、を備え
たことを特徴としている。

【０００７】ここで、付加おもりが動作する前の所定の
圧力は、付加おもりの重さ等に合せて任意に設定できる
ものとし、設定は自動でも手動でも良い。また、モータ
の回転速度は、速度制御手段によって、制御される以前
よりも減速されるものとし、減速は二段階または多段階
でも良いし、連続的に減速するものでも良い。

【０００８】以上のように、請求項１記載の発明によれ
ば、圧力検出手段により、試験機本体内の油圧を測定
し、この油圧が、設定した付加おもりが動作する前の所
定の圧力に達したとき、速度制御手段によりモータの回
転速度を減速することで付加おもりが動き出す前に油の
供給を遅くさせることができるので、付加おもりはゆっ
くり動き、慣性力が働かないようになる。したがって慣
性力のかからない油の供給作業を自動で行うことができ
る。また、速度制御を行う前までは急速に油を供給する
ことができるので１サイクルの試験時間を短縮すること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る油圧式ブリ
ネル硬さ試験機の実施の形態例を図１及び図２に基づい
て説明する。

【００１０】＜第一の実施の形態例＞図１は圧力検出手
段として油圧計を、速度制御手段として速度切換えスイ
ッチを備えた油圧式ブリネル硬さ試験機の概略図であ
り、油圧式ブリネル硬さ試験機は、油圧式ブリネル硬さ
試験機の本体１、給油ポンプ２、圧力検出手段３、速度
制御手段４から概略構成されている。

【００１１】油圧式ブリネル硬さ試験機の本体１は、試
料受台１１、荷重用ピストン１２、付加おもり１３、油
路１４から概略構成されており、油路１４は、付加おも
り１３と荷重用ピストン１２と油圧計３１とを繋いでい
る。荷重用ピストン１２の先端には圧子１５が設けられ
ており、荷重用ピストン１２が油１６におされて下がる
ことにより、圧子１５は試料受台１１上の試料に沈み込
むようになっている。

【００１２】給油ポンプ２は、モータ駆動式であり、２
本の管２１，２２とシリンダ２３からなり、シリンダ２
３内を摺動するピストン２４はベアリング２５を介して
偏心カム２６に連結され、偏心カム２６はモータ（図示
省略）に連結されている。管２１，２２にはそれぞれ逆
流防止弁２７，２８が設けられている。

【００１３】圧力検出手段３は、油圧計３１を備えてお
り、油圧計３１は、油路１４内の油圧を測定して、油圧
が設定された油圧に達した場合に、切換信号を速度制御
手段４へ出力する。速度制御手段４は、速度切換えスイ
ッチ４１を備えており、速度切換えスイッチ４１は、圧
力検出手段３からの切換信号によりスイッチを切換え
る。モータの回転速度はこのスイッチの切換えにより、
回転の速い第一速度から、第一速度より回転の遅い第二
速度に切換えられる。ここで、所定の油圧とは硬さ試験
機の構造あるいは試験荷重によって定まる設計事項であ
る。一例として、付加おもり１３の下に設けた加圧用ピ
ストン１７が摺動するシリンダの断面積をＳ₁、荷重用
ピストン１２が摺動するシリンダの断面積をＳ₂とし、
この面積比がＳ₁：Ｓ₂＝１：１０９で、圧子１５に２９
４２１Ｎ（３０００ｋｇｆ）の力を加えようとする場
合、油圧は約３．４ＭＰａとなるので、油圧計３１が
３．０ＭＰａを検出した時に切換を行うようにする。

【００１４】続いて、上記油圧式ブリネル硬さ試験機を
用いた硬さ試験動作について説明する。油圧式ブリネル
硬さ試験機の本体１の試料受台１１に試料を載せ、給油
ポンプ２を用いて油路１４に油１６の供給を開始する。
この時、試料や付加おもり１３の重量等に合せて、付加
おもり１３が動き出す前の所定の油圧を圧力検出手段３
に設定する。給油ポンプ２のモータが一定の速度で回転
し、偏心カム２６が回転し出すと、ピストン２４はシリ
ンダ２３の中で上下運動を開始する。ピストン２４があ
がると逆流防止弁２７が開き管２１を通ってシリンダ２
３に油１６が満たされる。ピストン２４が下がるとシリ
ンダ２３内の油１６が押し出され、逆流防止弁２８が開
き管２２を通って試験機本体１に油１６が注入される。

【００１５】このように油１６の供給が開始されると、
荷重用ピストン１２は油１６に押され降下し、荷重用ピ
ストン１２の先端に設けられた圧子１５は試料受台１１
上の試料に潜り込む。圧子１５がある程度試料に潜り込
んで止まると、油圧は次第にあがっていく。この時、油
圧は油圧計３１に測定され、油圧が設定した所定の油圧
に達すると、切換信号が速度切換えスイッチ４１に出力
される。この切換信号により油圧速度切換えスイッチ４
１はモータの回転速度を第一速度から第一速度より遅い
第二速度に切り換える。これによりピストン２４の上下
運動も遅くなり、試験機本体１へ油１６が供給される速
度も遅くなるので、慣性力が働かない程度に付加おもり
１３がゆっくり持ち上がり、決められた力のみが圧子１
５を介して試料に加わる。

【００１６】付加おもり１３によって決められた力を試
料にかけた後、油１６を抜いて荷重ピストン１２を上げ
て試料を取りだす。試料にできた圧子１５による窪みの
大きさを計測し、試料の硬さを算出する。

【００１７】このように、上記実施の形態の油圧式ブリ
ネル硬さ試験機によれば、油圧が付加おもり１３が動く
前の油圧に達したとき、速度切換えスイッチ４１によ
り、モータの速度を速度の速い第一速度から、速度の遅
い第二速度に切換えることにより慣性力の生じない自動
給油をおこなうことができる。また、このような二段階
の速度で給油することにより、硬さ試験にかかる時間を
短縮することができる。

【００１８】＜第二の実施の形態例＞図２は、圧力検出
手段として、油圧計、Ａ／Ｄ変換器、油圧判定回路など
を備え、速度制御手段として、速度制御回路、Ｄ／Ａ変
換器などを備えた油圧式ブリネル硬さ試験機の概略図で
ある。油圧式ブリネル硬さ試験機は、油圧式ブリネル硬
さ試験機の本体１、給油ポンプ２、圧力検出手段３、速
度制御手段４から概略構成されている。油圧式ブリネル
硬さ試験機本体１及び油圧式ポンプ２の構成は、前述し
た第一の実施の形態例と同様である。

【００１９】圧力検出手段３は、油圧計３１、Ａ／Ｄ変
換器３２、油圧判定回路３３などを備えている。油圧計
３１は、油路１４内の油圧を測定して油圧データ信号を
Ａ／Ｄ変換器３２に出力する。Ａ／Ｄ変換器３２は、油
圧データ信号をデジタル信号に変換する。油圧判定回路
３３は、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル化された油
圧データ信号が、設定された所定の油圧値に達したか否
かを判定し、所定の油圧値に達したと判定した場合に、
判定信号を速度制御手段４に出力する。速度制御手段４
は、速度制御回路４２、Ｄ／Ａ変換器４３などを備えて
いる。速度制御回路４２は、油圧判定回路３３から出力
された判定信号に基づいて、給油ポンプ２のモータの回
転を減速させる減速信号を生成し、Ｄ／Ａ変換器４３に
出力する。Ｄ／Ａ変換器４３は、速度制御回路４２から
出力された減速信号をアナログ信号に変換してモータに
出力し、モータの回転を減速させる。モータの回転速度
は自由に設定できるものとする。

【００２０】続いて、上記油圧式ブリネル硬さ試験機を
用いた硬さ試験動作について説明する。第一の実施の形
態例と同様に、試験機本体１に試料をセットし、付加お
もり１３が動き出す前の所定の油圧を設定して、試験機
本体１の油路１４に油１６の供給を開始すると、給油ポ
ンプ２のモータが第一速度で回転し、偏心カム２６を介
してピストン２４が上下運動を開始する。油１６が試験
機本体１に供給されると荷重用ピストン１２は降下し、
先端の圧子１５は試料に潜り込む。圧子１５が止まると
油路１４内の油圧が上昇していく。油圧の上昇は油圧計
３１により測定される。油圧が設定された所定の油圧に
達したことを圧力検出手段３により検知されると、速度
制御手段４は給油ポンプ２モータの回転速度を減速す
る。これにより、ピストン２４の上下運動が緩やかにな
り、試験機本体１への油１６の供給速度も遅くなるの
で、付加おもり１３はゆっくり持ち上がり、慣性力は働
かない。

【００２１】その後、第一の実施の形態例と同様に油１
６を抜き、荷重ピストン１２を上げて試料を取り出し、
試料に形成された窪みの大きさを測定し、試料の硬さを
算出する。

【００２２】このように、上記実施の形態の油圧式ブリ
ネル硬さ試験機によれば、圧力検出手段３により、付加
おもり１３が動き出す前の所定の油圧に試験機本体１の
油圧が達したことを検知したとき、速度制御手段４によ
って給油速度を減速させることにより、慣性力が生じな
い自動給油を行うことができる。また、このようにある
程度給油を行ってから給油速度を減速するので、硬さ試
験にかかる時間を短縮することができる。

【００２３】なお、以上の実施の形態例においては、速
度制御手段として速度制御回路や速度切換えスイッチを
用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、モ
ータの回転速度を高速と低速の二段階に制御できるもの
であれば良い。また、モータ駆動式の給油ポンプもピス
トンポンプに限定されるものではなく、ピストンポンプ
以外のポンプ、例えばボリュートポンプなどにも適用す
ることができる。形態の油圧式ブリネル硬さ試験機本体
の形状等も任意であり、その他、具体的な細部構造等に
ついても適宜に変更可能であることは勿論である。ま
た、設定する所定の圧力の一例として、付加おもりが動
き出す油圧（３．４ＭＰａ）より約１割低い圧力（３．
０ＭＰａ）を挙げたが、この割合はこれに限定されるも
のではなく、付加おもりが動き出す油圧等に合せて任意
に設定しても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る油圧式ブリネル硬さ試験機によれば、圧力測定手段に
より、試験機本体内の油圧を測定し、この油圧が、設定
した付加おもりが動作する前の所定の圧力に達したと
き、速度制御手段によりモータの回転速度を減速するこ
とで付加おもりが動き出す前に油の供給を遅くすること
ができるので、付加おもりはゆっくり動き、慣性力が働
かないようになる。したがって慣性力のかからない油の
供給作業を自動で行うことができる。また、速度制御を
行う前までは急速に油を供給することができるので１サ
イクルの試験時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第一の実施の形態例として、
圧力検出手段に油圧計を、速度制御手段には速度切換え
スイッチを備えた油圧式ブリネル硬さ試験機の概略図で
ある。

【図２】本発明を適用した第二の実施の形態例として、
圧力検出手段に油圧計、Ａ／Ｄ変換器、油圧判定回路な
どを備え、速度制御手段に速度制御回路、Ｄ／Ａ変換器
などを備えた油圧式ブリネル硬さ試験機の概略図であ
る。

【図３】油圧式ブリネル硬さ試験機の本体部分の構造を
示す断面図である。

【図４】従来の油圧式ブリネル硬さ試験機本体に油を注
入する手段である手動式ポンプの構造を示す断面図であ
る。

【図５】従来の油圧式ブリネル硬さ試験機本体に油を注
入する手段であるモータ駆動式ポンプの構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 油圧式ブリネル硬さ試験機本体 ２ 給油ポンプ ３ 圧力検出手段 ４ 速度制御手段 １１ 試料受台 １２ 荷重用ピストン １３ 付加おもり １４ 油路 １５ 圧子 １６ 油 １７ 加圧用ピストン ２１ 管 ２２ 管 ２３ シリンダ ２４ ピストン ２５ ベアリング ２６ 偏心カム ２７ 逆流防止弁 ２８ 逆流防止弁 ３１ 油圧計 ３２ Ａ／Ｄ変換機 ３３ 油圧判定回路 ４１ 速度切換えスイッチ ４２ 速度制御回路 ４３ Ｄ／Ａ変換機 １０１油路 １０２油 １０３荷重ピストン １０４試料受台 １０５圧子 １０６付加おもり １０７荷重指示装置 ２０１レバー ２０２ピストン ３０１偏心カム ３０２ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータにより駆動される給油ポンプによっ
   て試験機本体に油を供給させ、この油で付加おもりを持
   ち上げることにより所定の圧力を圧子を介して試料に伝
   達させるモータ駆動式の油圧式ブリネル硬さ試験機にお
   いて、 前記試験機本体に供給された油の油圧を測定し、この油
   圧が前記付加おもりが動作する前の所定の油圧に達した
   ことを検出する圧力検出手段と、 この圧力検出手段により油圧が前記所定の油圧に達した
   ことを検知したとき、前記モータの回転速度を変化させ
   る速度制御手段と、を備えたことを特徴とする油圧式ブ
   リネル硬さ試験機。