JPH0545965Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本考案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］ 複数の重錘から試験条件に応じた単数又は複数
の重錘を選択し圧子の負荷軸上に負荷する微小硬
度計が広く使用されている。 ［考案が解決しようとする問題点］ 従来の微小硬度計は、圧子の負荷軸上に直接的
的に荷重を負荷する直接荷重方式を採用すると、
負荷用の重錘が光学装置の光路の邪魔になるので
光路を迂回させる必要が生じ、光学装置の構造が
複雑化するという問題点があつた。また、試験荷
重の種類を多くしようとすれば重錘の数を増やさ
なければならないので、重錘の管理がその分だけ
煩雑となつていた。さらに、この種の微小硬度計
では、最小10g程度の微小荷重が要求されること
が多いが、重錘を軸で吊り下げて圧子の負荷軸上
に荷重を負荷する方法では、吊り下げ用の軸や圧
子ホルダーの荷重も圧子に加わるため、このよう
な小さな荷重を選択負荷できるような構成とする
のが困難であつた。 ［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次のような
構成を採用した。 すなわち、本考案にかかる微小硬度計は、芯部
に貫通孔が穿設された重錘と、該重錘の貫通孔に
挿通された軸とをそなえ、該軸を介して重錘の荷
重を圧子に負荷するとともに、圧子によつて付け
られた圧痕を光学装置で観察するようにした微小
硬度計であつて、前記軸をアルミニウムよりも比
重が小さいマグネシウム合金の中空軸として形成
し、該中空軸の内部を前記光学装置の光軸が通る
ようにしたことを特徴としている。 ［作用］ 重錘の貫通孔に挿通された中空軸を光学装置の
光路として利用することができる。重錘の荷重が
中空軸を介して負荷されるようになつているの
で、中空軸自体を重錘の一つとして利用すること
が可能である。この場合、中空軸の材質が比重の
小さいマグネシウム合金であるので、最小重量の
重錘よりも小さな荷重を負荷することができる。 ［実施例］ 以下、図面にあらわ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によつ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ツド８，
８′によつ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１０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，
１５ｂ，…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
錘が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の外周部には上下２個所にフランジ状
突起２１，２２が形成されており、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
有するコ字形枠体とし、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上にあつて、負荷時には荷重伝達
軸２５に載置されるようになつている。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
圧子ホルダ２９が設けられている。圧子ホルダ２
９は負荷ケース２７に設けた支点３２によつて上
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
の端部にはピン３４が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つてい
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４１，４１で支承
される本体ケース９ａ側の支持軸４３によつて水
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と同心円上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４６が設
けられおり、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つている。なお、負荷
ケース２７には、その位置を検出するマイクロス
イツチ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が摺動自在に嵌合し
ており、該伝達軸５２はバネ５３によつて上向き
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、該ボールが前記回動アーム３７上
面に当接するようになつている。 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によつ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′によつて支承
された回転軸６０に取り付けられている。回転軸
６０には１対の回転板６２，６２′が取り付けら
れており、該回転板には回転軸に対し偏心した位
置に爪６３が突設されている。 回転軸６０にはプーリとベルト６５を介してモ
ータ６７に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、圧子ホルダ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
中間部における前記中空パイプ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７０，
７０′の後端部には前記回転板６２，６２′の爪６
３が当接するアーム７３が設けられるとともに、
軸７０，７０′をその係合部材７１が中空軸２０
の上部突起２１に係合しない下向きの状態となる
よう付勢するバネ７４が設けられている。回転軸
６０が回転し、回転板６２，６２′の爪６３，６
３がアーム７３，７３をそれぞれ押圧すると、軸
７０，７０′がバネ７４，７４の張力に抗して回
転し、係合部材７１が中空軸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
達軸２５上に載置された状態となつている中空軸
２０が重錘群を吊り上げながら上動する。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７１、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Ｄ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Ｄとは互いに
連動し、圧子３０が持ち上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１５，…の下側で前後動して荷
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が形成され、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
８１，８１に螺合している。駆動モータ８３から
ベルト８４，８４′を介して伝達される回転動力
により両ねじ棒８１，８１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
空軸２０に向つて移動すると、中空軸２０が下降
したときに受板７７，７７によつて支持される重
錘の数が多くなり、圧子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、圧子３０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つて支
持されるので、荷重伝達軸２５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
なつている。また、圧子３０には圧子ホルダ２
９、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、中空軸２０の重
量と圧子ホルダ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２９、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
空軸２０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。従つて、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、例えば荷重レンジが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８１，８１は、モ
ータの動力のかわりにツマミを設け人手で回わす
ようにしてもよい。

【表】

【表】

【表】 上記中空軸２０の材質は、アルミニウムよりも
比重が小さく（２以下）、強度も充分にあるマグ
ネシウム合金が用いられている。第１表はこの合
金の種類と適用規格を、第２表はその化学成分
を、第３表は室温における引張強度をそれぞれあ
らわす。このように、硬度計用重錘の材質として
従来全く使用されなかつたマグネシウム合金を用
いることによつてすぐれた効果が得られるのであ
る。 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パイプ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
９１が設けられている。荷重装置Ａの上部を通る
パイプ９０の前端部にはハーフミラー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９７が
取り付けられた計測器９８の光路筒９９に臨んで
いる。 前記ハーフミラー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内を通るようになつている。光源９
１からの照明光は光軸Ｌに沿つてパイプ９０、ハ
ーフミラー９３内を通過し、中空軸２０内の光軸
Ｍに沿つて試片表面に導かれる。また、試片表面
からの反射光は対物レンズ４５，４６から中空軸
２０の光軸Ｍを経てハーフミラー９３を通過しプ
リズム９５へ至る。そして曲折されて光軸Ｓに沿
つて接眼レンズ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１
０に固定し、ハンドル３で上下位置を調節すると
ともに、マイクロメータヘツド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３０を中空軸２０直下部の試験位置にセツ
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、伝達軸５２を押し下げて圧子を試験片表
面から持ち上げておく。荷重加除装置Ｃと荷重吊
り上げ装置Ｄとは互いに連動するようになつてい
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Ｄを解除
状態とすれば、重錘１５，…の荷重が中空軸２
０、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。 圧子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Ｄ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。 ［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案にかか
る微小硬度計は、重錘に貫通孔が形成され、この
貫通孔に中空軸が挿通されているので、この中空
軸を光学装置の光軸が通る光路として利用するこ
とができる。 また、重錘の重量は中空軸を介して圧子に負荷
されるようになつているので、重錘を中空軸から
持ち上げれば中空軸自体を一つの重錘として利用
することができる。したがつて、重錘の数を増や
さなくてもその分だけ試験荷重の種類を多くする
ことができる。この場合、中空軸は、荷重伝達
軸、圧子ホルダー等他の必要な部材の重量が加味
された状態で最小荷重用の重錘として機能する
が、通常使用されている微小硬度計における最大
荷重（通常約２Kg程度）を充分に支持できる強度
が必要であるから、ある程度の肉厚を備えていな
ければならず、中空軸自体の重量をそれほど小さ
くすることはできない。例えば、この種の試験機
用の軽量材として最も一般的なアルミニウムでこ
の中空軸を製作する場合、通常の最大荷重を支持
できる強度を得ようとすれば、最小荷重がどうし
ても10gよりも大きくなるが、本考案では、アル
ミニウムより比重が小さく、強度的にもすぐれて
いるマグネシウム合金で製作するので、重錘の支
持に必要な強度を損なうことなく、小さな荷重を
得ることができるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例をあらわす微小硬度計
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……中空軸、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、Ｃ……
荷重加除装置、Ｄ……荷重吊上げ装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 芯部に貫通孔が穿設された重錘と、該重錘の貫
   通孔に挿通された軸とをそなえ、該軸を介して重
   錘の荷重を圧子に負荷するとともに、圧子によつ
   て付けられた圧痕を光学装置で観察するようにし
   た微小硬度計であつて、前記軸をアルミニウムよ
   りも比重が小さいマグネシウム合金の中空軸とし
   て形成し、該中空軸の内部を前記光学装置の光軸
   が通るようにしたことを特徴とする微小硬度計。