JPH0358659B2 - - Google Patents

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つかき硬さ
試験の両方に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〕

従来より、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号公報に記載され
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つかくときの抵抗に起因
する平行板ばねの歪み量を歪みゲージで検出する
ことによつて、引つかき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、上記のような試験機では、押込み硬
さ試験あるいは引つ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、上記の各試験機を単に寄せ集めていつ
しよ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
硬さ試験および引つ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、硬度計の負荷装置
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
子による引つかき試験時に上記荷重軸の横方向移
動を規制するストツパ部が上記第２の板ばねに形
成されたことを特徴としている。

〔作用〕

上述の本発明の硬度形の負荷装置では、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つている。そ
の後は可動部材を上昇させると、荷重軸を介して
試料に作用している負荷が除荷され、試料上に残
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、引つかき硬さ
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、第２の板ばねのストツパ部に当たり、
その横方向移動が規制される。このとき第１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
れているので、第１の板ばねおよび第２の板ばね
は共に引張荷重を受け、これにより荷重軸の姿勢
を保持しながら、引つ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、第１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。

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、ほぼ水平な揺動用板
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つている。

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
に尖つた接触子としてのピボツト７が固定されて
いて、このピボツト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
されたストツパ３の円錐形ストツパ受穴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の降下開始前の初
期位置が決められるようになつている。

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、ストツパ受穴３
ａに圧接されうるようになつていて、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きるように本体
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
に応じておもり６を着脱自在に付加できるように
なつている。

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がその基端（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１９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
れており、この穴１１ａには、圧子１２による引
つかき試験時に試料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ツ
パ１１ｂが形成されている。そして、この穴１１
ａの緑と荷重軸１８との隙間のうち第２の板ばね
１１の固定部と反対側の隙間、即ちストツパ１１
ｂ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と円錐受１
５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、試験後の圧痕や引つかき
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装置全体
が回転し、この回転に連動してくぼみ測定系とし
ての顕微鏡も回転し、その結果圧痕や引つかき傷
の最終端の上部に顕微鏡がくるようになつている
から、そのままこれらを観察することができる。
さらに引つかかれた方向と反対側に試料１３を移
動してゆげば、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
をばね押え板２１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つかき硬さ試験の両方を実
施することができるが、最初に引つかき硬さ試験
を行なうときの動作手順について説明する。まず
矢印Ａ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、ストツパ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１
８の下降が止まるが、更に円錐受１５が荷重軸１
８からわずかに離れた状態になるまで、円錐受１
５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、
その他のあらかじめおもり６によつて任意の値の
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
向からかけられる）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つかき傷を試
料１３に作ることが行なわれる。

このとき、第２の板ばね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が貫通しているから、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１１ａのストツパ
１１ｂに接触する。そして圧子１２と荷重軸１８
に加わる引つかき抵抗は第２の板ばね１１のスト
ツパ１１ｂによつて受けられ、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上に引つかき傷を
作る。

一方荷重軸１８の上部は引つかく方向と同じ方
向に第１の板ばね１９の固定端があるから、第１
の板ばね１９の伸張方向に引つかきによる抵抗力
が加わることになる。また上下の板ばね１９，１
１は最小負荷荷重を基準としたばね力を設定した
板ばねを使用しているから、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、かかる引つ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とによつて支持され、引つかき力による
力はこれらの板ばね１９，１１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１
８が上下動しようとしたときには、重力方向の荷
重変動は両板ばね１９，１１の上下方向の移動に
伴う力のみであるから、両板ばね１９，１１のば
ね定数を事前に想定されている圧子の上下動範囲
内で許容される荷重誤差とすることは容易であ
る。

なお、除荷時には、試料１３の引つかき移動を
止め、負荷制御軸２、押棒５を元の位置へ戻す。

その後、引つかき傷の状態あるいは引つかき傷
の寸法が図示しない通常の顕微鏡で測定される。

これにより微小荷重での引つかき硬さ試験を行
なうことができる。

また、押込み硬さ試験を行なうには、負荷制御
軸２を矢印Ａ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、ストツ
パ３と接触片４とが離れ、更に可動部材１６が下
降して圧子１２の試料１３への接触後に、可動部
材１６付きの円錐受１５と荷重軸１８の円錐形膨
大部分１８ａ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、押棒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顕微鏡で測定することが
行なわれる。

これにより微小荷重での押込み硬さ試験を行な
うことができる。

このようにして、試料１３を引つかき移動させ
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、引つかき移動中は、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の
で、荷重精度の高い引つ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なく、試料１３の硬
軟、凹凸等によつて荷重軸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ばね１
９，１１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、負荷機構全体をユニツト
化して、くぼみ測定系（顕微鏡）との位置変更が
容易となる。

また第２の板ばね１１と荷重軸１８との水平方
向隙間（荷重軸１８とストツパ１１ｂとの隙間）
を微小量として、試料移動量と引つかき傷の長さ
との差を少なくすることもできる。

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

この場合も、各穴１１a′，１１a″の縁部にスト
ツパ１１ｂと同機能のストツパ１１b′，１１b″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、上記圧子による引つかき試験時に上記
荷重軸の横方向移動を規制するストツパ部が上記
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つかき硬さ
試験の両方を高い荷重精度で実施できる利点があ
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
置を示すもので、第１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
ツパ、３ａ……ストツパ受穴、４……接触片、５
……押棒、６……おもり、７……ピボツト、８…
…ばね座、９……ばね押え板、１０……ねじ、１
１……第２の板ばね、１１ａ，１１a′，１１a″…
…穴、１１ｂ，１１b′，１１b″……ストツパ、１
２……圧子、１３……試料、１４……移動テーブ
ル、１５……円錐受、１６……可動部材、１７…
…ねじ、１８……荷重軸、１８ａ……円錐形膨大
部分、１９……第１の板ばね、２０……戻しば
ね、２１……ばね押え板、２２……板ばね、２３
……負荷装置本体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、上記圧子による引つかき試験時に上記荷重軸
   の横方向移動を規制するストツパ部が上記第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 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。