JPH0532752Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は被試験体表面に形成された薄膜等の硬
度を測定するために用いられる硬度計の荷重検定
機構に関する。

［従来の技術］ 圧子を所定荷重で試料表面に押圧し、生じた圧
痕の深さ、大きさ等によつて試料の硬度を測定す
る硬度計としてマイクロビツカース硬度計等の各
種試験機がある。これらの装置では、圧子押圧に
より生じた圧痕の面積や深さ等に基づいて試料硬
度を求めるようになつている。従来、上記の硬度
測定に最も重要な荷重量の検定は、精密天秤の上
に試料をおき、該試料に圧子を押圧して試料に加
わる荷重を天秤でチエツクしていた。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の方法による荷重検定には
精度のよい天秤が必要であり、しかも圧子の下方
に精密天秤を配する等の操作が煩雑であることな
どのために、硬度計のユーザー側で荷重検定を実
際に行なうことは殆んどないという問題があつ
た。そこで本考案は、簡便な操作で硬度計の荷重
検定を行うことができる荷重検定機構を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、上記問題点を解決するために次のよ
うな構成とした。

すなわち本考案にかかる硬度計の荷重検定機構
は、電流量を変えることによつて任意に荷重を変
化させることのできる可変形負荷手段と、該負荷
手段の荷重もしくは検定用分銅の荷重が負荷され
ることにより試料表面に押し込まれる圧子と、該
圧子の変位量を検出する変位量検出手段と、前記
可変形負荷手段に供給される電流量から圧子に作
用する荷重を演算する手段と、前記検定用分銅の
重量に相当する荷重が出力されるように前記負荷
手段に電流を供給した場合に得られる圧子の変位
と実際に検定用分銅を負荷した場合の圧子の変位
とを比較し、両者を一致させるために必要な負荷
手段への供給電流の増減量から負荷手段の実際の
荷重と検定用分銅の重量との差を演算する演算手
段を具備することを特徴としている。

［作用］ 検定用分銅荷重に相当する作用力に対応する負
荷電流が負荷手段に供給されると圧子が変位し、
この時の変位D_Oが変位量検出手段により検出さ
れる。次に重量L_Oの検定用分銅が圧子の上部に
設けられた分銅受けに載置され、この時の変位
D₁が変位量検出手段により検出される。

次いで負荷手段に流れる電流量を加減すること
により、検定用分銅載置時の変位D₁と前記変位
D_Oとを一致させ、これに要する電流値が演算手
段により作用力として演算されるとともに、前記
L_Oと該作用力に基づいて荷重精度が演算される。

［実施例］ 第１図は、本考案の荷重検定機構を備えた超微
小硬度計の断面図であり、枠体２０内の荷重装置
（負荷手段）１は、平衡させた天秤２の片方の端
に圧子６が取り付けられ、他方に電磁コイル３が
取り付けられた自動平衡型電子天秤タイプのもの
として構成されている。すなわち電磁コイル３に
計測制御装置１２から直流電流を流し、その流す
向きの正、逆により電磁コイル３の電磁力によつ
て荷重を付加もしくは減少させ、圧子６を介して
試料台８のステージ９上に載置された試料７への
荷重を増加、減少することができるようになつて
いる。すなわち、上記荷重は、電流量に対応して
電磁コイル３によつて惹起される電磁力によつて
もたらされ、圧子６を駆動する。圧子６の上方に
荷重検定用分銅を載置することのできる分銅受け
２１が設けられている。

荷重検定操作の詳細は次の通りである。荷重検
定用分銅の重量に相当する作用力を生ずるような
負荷電流が電磁コイル３に流されたときの圧子に
もたらされる変位D_Oが圧子６上方に設けられた
差動トランス式の変位検出器５によつて検出さ
れ、制御装置１２内に設けられた記憶装置によつ
て記憶される。つぎに、荷重検定用分銅２２が分
銅受け２１に載置されるとともに、分銅の重量
L_Oが前記記憶装置に記憶される。この時の圧子
の変位D₁は、前記と同様に変位検出器５の出力
として把握される。この変位D₁は検定用分銅重
量に相当する作用力を生ずるような負荷電流によ
つてもたらされる実際の圧子変位D_Oと一致する
筈であるが実際には両者は異なつているのが普通
である。そこで変位検出器５の出力を読み取りな
がら電磁コイル３に通電する電流値を加減するこ
とにより、圧子を上下動させて出力をD_Oに一致
させる。このときの変位D₁を変位D_Oに一致させ
るに要する電流量に基づいて検定用分銅荷重との
作用力差Ｆが演算され、次いで次式で与えられる
荷重精度Ｒが制御装置１２内の演算手段によつて
演算され、表面器によつて表示される。

Ｒ＝（L_O−Ｆ）／L_O×100 電磁コイル３への通電により生じる圧子への作
用力は、前記の如く電流値に対応して定まるが、
両者の間には次式の如く比例関係がある。

Ｆ＝ｋ・Ｉ（Ｉ：電流値 ｋ：定数） すなわち、上述の如く、分銅受け２１に検定用
分銅２２を載置した場合の圧子の変位D₁と該分
銅荷重に相等する電流量を負荷した場合の変位
が、理想状態では一致する筈であることに基づい
て荷重検定が行われるのである。なお、変位検出
器５によつて検出された変位量、すなわち圧子６
の移動量は、変位測定器（アンプ）１０によつて
定量的にとらえられて計測制御装置１２へ変位情
報として送られる。図示例では、変位測定金器１
０は計測制御装置１２に内蔵されている。荷重装
置１で発生させる荷重は、すでに計測制御装置１
２で判別されているので、ある荷重下での変位を
リアルタイムで測定することができる。制御装置
１２は、これら得られたデータをもとに演算処理
し、必要な処理結果をレコーダ等の記録装置１３
へ出力する。

実施例装置には、上記した試験器としての主要
な構成部分の他に補助装置として光学モニタ１５
が設けられている。光学モニタ１５は対物レンズ
１７と接眼レンズ１６とを備え、試料７の表面で
試験を行う位置を測定したり圧子６によつて付け
られたくぼみの状態を作業者が観察するために用
いるものである。なお、前記試料台８には昇降可
能なステージ９が着脱自在に設けられ、ステージ
９の上面には試料７を固定するバイスが取り付け
られる。試料台８を操作して圧子６と試料７を近
づけたり、任意の試験位置に移動させることでき
る。

上記実施例では圧子変位検出手段として差動ト
ランス式のものを用いる例について示したが、差
動トランス式のものに限定されず他のタイプのも
のであつてよい。

［考案の効果］ 上記説明から明らかなように本考案にかかる硬
度計の荷重検定機構は、検定用分銅に基づく荷重
と、負荷手段に流れる電流量に対応して定まる作
用力との差に基づき、該負荷手段による作用力の
荷重精度が求められるので、簡便な操作で荷重検
定を行うことができるようになり、確実な硬度測
定値を精度よく行なうことができるようになつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の荷重検定機構が組込まれた硬
度計の断面図、第２図は該機構の動作を示すフロ
ーチヤートである。 １……荷重装置、５……変位検出器、６……圧
子、７……試料、１２……計測制御装置、１３…
…記録装置、２１……分銅受、２２……検定用分
銅。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電流量を変えることによつて任意に荷重を変化
   させることのできる可変形負荷手段と、該負荷手
   段の荷重もしくは検定用分銅の荷重が負荷される
   ことにより試料表面に押し込まれる圧子と、該圧
   子の変位量を検出する変位量検出手段と、前記可
   変形負荷手段に供給される電流量から圧子に作用
   する荷重を演算する手段と、前記検定用分銅の重
   量に相当する荷重が出力されるように前記負荷手
   段に電流を供給した場合に得られる圧子の変位と
   実際に検定用分銅を負荷した場合の圧子の変位と
   を比較し、両者を一致させるために必要な負荷手
   段への供給電流の増減量から負荷手段の実際の荷
   重と検定用分銅の重量との差を演算する演算手段
   を具備することを特徴とする硬度計の荷重検定機
   構。