JPH0711481B2 - 硬度測定装置のための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ダイアモンドのような試験体を被検体に押圧
したときに、既知の押圧力と被検体に生じる食い込みと
の関係から、被検体の硬度を測定する硬度測定装置に関
し、特に、押圧力を発生する装置の改良に関する。

〔従来の技術および問題点〕

このような硬度測定装置の一例は、ドイツ公開特許公報
第3501288号（米国特許第4691559号、特公平３−13539
号）に開示されている。添付図面第12図には、上記の特
公平３−13539号（特開昭61-167836号）の第１図に相当
する図が示されている。第12図において、仮想面21に対
称に、試験体A67が配置されるとともに、A74とA77とで
構成される微小距離測定手段（プローブ）が配置されて
いる。試験体A67から垂直上方にロッド状の第１の部材
が延び、この第１の部材はおおよそ水平なロッド状の第
２の部材A37に移行している。試験体A67を被検体A27に
押圧するための押圧力は、力発生装置の回転子A31から
与えられる。回転子31はハウジングに対して回動自在に
設けられ、ロッド状の第２の部材A37は回転子A31の軸に
固着されている。

かかる従来装置では、回転子の軸受けには何らかの遊び
が存在し、そのような遊びは、本質的に測定装置の精度
向上の制限となる。さらに、回転子A31に生じる回転力
は長いロッド状の第２の部材A37を梃子のように介して
押圧力を試験体に与えるので、ロッド状の第２の部材A3
7はその剛性が十分でなければ撓わみを生じるという問
題があり、剛性を十分に高くすると質量が増加するから
小さい押圧力を得ようとする場合には得られる押圧力の
精度の低下を招く。

〔発明の課題〕

本発明の目的は、上記の欠点を解消して、力発生装置に
与える電流の値から、得られる力を正確に知ることがで
きる装置を、硬度試験装置のために提供することであ
る。

〔発明の概要〕

この目的は、本発明によれば、 （ａ）ハウジングおよびその内部に固定されている支持
装置と、 （ｂ）幾何学的中心軸線を有するロッド状の第１の部材
と、 （ｃ）前記第１の部材の一端部に支持された試験体にし
て、その中央が前記第１の部材の幾何学的中央軸線に一
致している試験体と、 （ｄ）前記試験体が前記幾何学的中央軸線にほぼ沿って
移動できるよう前記ロッド状の第１の部材を可動に支持
し、前記支持装置に支持された第２の部材と、 （ｅ）前記ハウジングに剛に結合されていて、貫通孔を
有する円筒形の電磁コイルと、 （ｆ）前記ロッド状の第１の部材に剛に結合されてい
て、前記電磁コイルの前記貫通孔をその中央軸線に同軸
に貫通した支持ロッドと、 （ｇ）前記電磁コイルの下側で前記支持ロッドに固定さ
れた下方磁石支持体と、 （ｈ）前記電磁コイルの上側で前記支持ロッドに固定さ
れた上方磁石支持体と、 （ｉ）前記下方磁石支持体および前記上方磁石支持体の
それぞれに固着された複数の永久磁石にして、それらの
永久磁石のそれぞれが、前記貫通孔をその中央軸線に沿
った方向で同じ磁極方向を呈している。複数の永久磁石
と、 （ｊ）前記支持ロッドの移動距離は、数ミリメートル以
内である ことを特徴とする、硬度測定装置のための装置によって
達成される。

この装置においては、発生される力は、電磁コイルへの
励磁電流Ｉに比例する。電流の大きさにより発生される
力が定まるため、コイルのオーム抵抗は影響を与えな
い。コイルの温度係数は無視して良い。ミューメタルに
より可能であるような外部磁界に対する遮蔽材料が置か
れなければ、コイル周囲に鉄を置くべきではない。

この装置は0.1ミリニュートンの力の再現性を有し、0.1
から１ニュートンまで発生力を増大することができる。
被検体への食い込み深さの分解能は２〜３ナノメートル
である。周知のように２ナノメートルは約20原子直径に
相当する。

電磁コイルを空心コイルとすることにより、永久磁石の
動作範囲外においては、電磁コイルの磁界の望ましくな
い影響を与えないようにできる。

電磁コイルを、直径1mm未満のラッカー被覆の銅線を100
0〜2000回巻回したものとすれば、小さいスペースしか
必要とせず、十分軽量であり、必要な力を十分精密に発
生することができる。

電磁コイルを少なくとも0.5Aから40μＡの範囲の電流に
対して設計される。設計の指針を示す放熱その他の動作
パラメータを得ることが可能である。

電磁コイルは剛性の高い横方向ヨークに埋め込まれ、こ
の横方向ヨークはそれから相互に逆方向へと延びる突出
部を持つ。横方向ヨークは、その突出部それぞれで支柱
により支えられる。各支柱の下端はハウジング底部に固
定されている。かかる構造を発生される力と比べて十分
に剛であるようにし、電磁コイルを対称配置することに
より電磁コイルの傾斜を回避することができる。

電磁コイルの貫通孔の中央軸線を、試験体の中央を通る
幾何学的中央軸線に対して、整列させることにより、前
述のロッド状の第２の部材A37のようなレバーや、歯車
機構を使用せずに、力発生装置で生じる力を直接的に試
験体に作用させることができる。

支持ロッドを軽金属で形成すると、軽量化がはかれ、慣
性増大が回避されるとともに、支持ロッドが磁化される
不都合を回避できる。

支持ロッドが、ロッド状の第１の部材の剛な延長部を実
質的に形成する構成により、力発生装置の可動部分とロ
ッド状の第１の部材とが試験体に一体的に結合される。

磁石支持体それぞれの上面にも下面にも、同じ磁性方向
の永久磁石を支持させるようにする構成により、磁界の
強さを高められるので磁石支持体を小型化できる。

複数の永久磁石をすべて同一とし、２つの磁石支持体の
磁力を同一とすれば、必要な永久磁石は一種類で済み、
２つの磁石支持体の中央の平面に対して対称性が得られ
る。

２つの磁石支持体それぞれにおいて、永久磁石の個数は
同一とされる。そうすると、磁石支持体の磁力を測定し
なくても永久磁石の個数を同一とするだけで、寺領は自
然に等しくなる。

KEORMAX（Friedrich Krupp GmbH社の登録商標）タイプ
の永久磁石が特に適切である。これは異方性希土類磁石
である。

永久磁石は、直径6mm程度で、高さ2mm程度であり、各磁
石支持体に２×４個の永久磁石が設けられ構成とすれ
ば、小型で取り付けやすく、円形に容易に配置できる利
点がある。

永久磁石をその高さの部分的に受け入れる凹部を磁石支
持体に設け、永久磁石を凹部に低温硬化性接着剤で接着
すれば、永久磁石は取付時に位置ずれをおこさず、所定
位置に容易に取り付けることができる。

横方向ヨークを非磁性とすることにより、電磁コイル付
近の磁性材をなくすことができる。

支柱を非磁性とすることにより、支持ロッドに沿った磁
性材をなくすことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

硬度測定装置（第９図にほぼ全体が示されている）の底
部11にねじで取付けられている支持板12には、横断面が
正方形で、１つの陵14が第１図では前方を向いているス
タンド13が堅固に固定される。スタンド13には、上端か
ら（ねじ26がねじ込まれる）ねじ切り盲穴部16が形成さ
れている。金属支持台17と、クランプブロック22との間
にスタンド13を挟み込むことにより、スタンド13に金属
支持台17が固定される。スタンド13の断面形状に対応し
て、支持台17は、支持台17の第１図上で左右に延びる穴
19（第３図）につながり、ガイド部18と穴19との稜部が
線21で示されている。クランプブロック22はガイド部18
と同様形状で逆向きの凹部を有していて、その凹部とガ
イド部18とで断面正方形のスタンド13を受け、第１図で
見て前方側からねじ23により支持台17に取付けられる
と、支持台17とクランプブロック22は、スタンド13を囲
むようにしてスタンド13に上下に摺動しないように固定
される。支持台17は、盲穴部16と整列された貫通孔を有
する上方クランプ板24を含む。この貫通孔には、盲穴部
16にねじ込まれるねじ26が通される。クランプ板24の下
面とスタンド13の上面との間には、一連の板ばね27が設
けられる。ねじ23を緩めると、支持台17はスタンド13に
沿って下方へ動き、ねじ23を締めると支持台17は上方へ
動く。クランプ板24は、第３図において平坦な面29越え
て左方へ延びる延長部28を有する。クランプ板24は、支
持台17の面29および（面29に平行な）面31それぞれの近
傍に、４つのねじ32に対応する貫通孔を有する。４つの
ねじ32は、支持体17の中心部分を形成する、第３図にお
いて太めのＨ字形状を有する外側フレーム33に螺合され
る。クランプ板24は、その平坦な下面34から下方で隆起
した部分、すなわち、後述する細管40の幾何学的中心軸
線38に対して常に垂直である下面37を持つ隆起部36を有
する。隆起部36の２つの側面39（第２図）は相互に平行
であり、第３図においては垂直の向きとなっている。第
３図に示すように、外側フレーム33は、隆起部36の形状
に見合った幅広で平坦な底を持つ溝41を有し、この溝41
は幾何学的中心軸線38に対して芯出しされており且つ垂
直である。平坦な下面37と溝41の底面との間には、ベリ
リウム・銅から成る第１の板ばね42の第１図において左
側の領域が配置される。第１図では板ばね42の先端部な
いし自由端部43は明瞭に見える。板ばね42の後端44は支
持台17の背面に整列され、板ばね42の全長（88.5mm）に
比べて相当に長い約3cmの長さの部分が、クランプ板24
によりクランプされる。板ばね42の支持台17からの出口
部46は、幾何学的中心軸線38と平行な、第１図において
右側の平坦な面47に位置する。出口部46では隆起部36と
溝41の底部とは、鋭い稜を有しているので、出口部36が
明確に定まり、クランプ領域が明確となり、幾何学的中
心軸線38までの距離（この距離が第１の板ばね42の有効
長となる）が明確に定まる。板ばね42は、その厚さが0.
1mmであるので、第３図では識別できない。板ばね42の
幅は12mmであり、溝41は、それより僅かに広いため、板
ばね42を予荷重なしに受け入れることができる。第３図
に示すように、下面37と、溝41の底面とは、幾何学的中
心軸線38に直交する。

外側フレーム33の下方には、クランプ板24に比べて、や
や薄いこと及び延長部28がないことを除き、クランプ板
24に類似する下方クランプ板48がねじで取り付けられ
る。このクランプ板48と、溝41に対応した溝49とによ
り、板ばね42と同様な第２の板ばね51が固着される。こ
れ以上の詳細は、板ばね42について説明したので省略す
る。ここで、この溝49も幾何学的中心軸線38に直交し、
出口部52から幾何学的中心軸線38までの距離（第２の板
ばね51の有効長）は、出口部46から幾何学的軸線38まで
の距離（第１の板ばね42の有効長）に等しくなければな
らない、ことを指摘しておく。板ばね51もベリリウム・
銅から成り、0.1mmの厚さである。その多の寸法も先に
述べた値と同じである。板ばね42,51は平坦であり、不
適切な加工方法および湾曲などに起因すると思われる残
留応力をもたない。また0.1から0.01ミリニュートンの
力に対して特性の均一性がある。

第１図の板ばね42は、その自由端部領域に、直径6mmの
円形の穴53を有する（第４図）。この穴53も、その縁部
に残留応力がないようにエッチングで形成される。穴53
は、幾何学的中心軸線38に同心であるとともに、板ばね
42の中心線54に正確に対称である。後者によって、傾く
おそれがなくなる。板ばね51は、全く同じ配置関係の穴
56を有する。

細管40はチタン・アルミニウム合金から成るので、軽量
かつ頑丈である。細管40は十分な平削りにより製造され
る。細管40の外径は穴53,56の直径に対応する。細管40
は、休止状態（中立位置）にあるとき、幾何学的中心軸
線38に正確に一致する。細管40は、その上端に雄ねじ部
57を有する。細管40の穴53への固定は、上方から挿入さ
れる小リング58と、下方から挿入される小リング59とに
より行われる。これらの小リングは、低温硬化性接着剤
により細管40に接着される。細管40は、その下方におい
て、板ばね51の上面の高さに円筒形のフランジ61を有
し、板ばね42の自由端部からフランジ61までの距離は、
出口部46と52との間の距離に厳密に等しい。細管40はフ
ランジ61の下で穴56を通り、その下方へ僅かに延びて同
軸スリーブ62に嵌入する。このスリーブ62の上方領域お
よびフランジ61には低温硬化性接着剤が少量塗布され
る。ここで「低温」とは、板ばねの構造に変化を及ぼさ
ない温度を意味する。スリーブ62はその最下端に試験体
を形成するダイアモンド（試験体）128を把持し、細管4
0の上端の雄ねじ部57には力発生装置すなわち電動駆動
装置63が取り付けられる。ダイアモンド128を被検査体
に既知の力で押圧するために、電動駆動装置63は、細管
40の上端から下方へ向けて正確に予定した力を加え、細
管40を介してダイアモンド128に正確に予定した力を加
えるよう機能する。電動駆動装置63については、第10図
および第11図を参照して後で詳細に説明する。

係る構成により、細管40は、支持台17の面47に対してほ
ぼ完全な平行を支持しつつ上下に移動できるよう案内さ
れる。上下移動の際の摩擦抵抗は極めて少ない。

以上の構成は、幾何学的中心軸線38が地球の中心に向い
ていることが、測定中保証されるなら、十分であろう。
しかしながら、所望の位置での測定を可能とするため
に、さらに幾つかの措置が講じられる。第６図には、第
２の細管81を支える板ばね64が拡大して（ほぼ２倍にし
て）示されている。板ばね64は、幅14mm、高さ25mm、同
様にベリリウム・銅から作られ、厚さは0.1mmであり、
その輪郭は応力が残留しないようエッチングで形成され
る。休止位置にあるとき、板ばね64は全く平坦である。
その中心を横断する平面66は、幾何学的中心軸線38と、
中心線54（第４図）とを含む平面である。板ばね64は、
中心平面に対して対称である。板ばね64の面（第６図の
紙面と同一面）は、幾何学的中心軸線38と平行である。
矩形状の板ばね64は、逆Ｕ字状の中心対称の中空部67を
有する。板ばね64の上方のクランプ領域68には位置決め
穴69が設けられ、クランプ領域68から下方へ２つの狭い
アーム71,72が延びる。これらのアーム71,72から、逆Ｕ
字状中空部67の脚部により分離されている中央舌片73
は、下方で横方向結合部74につながり、さらにアーム7
1,72につながる。中空部67の角部は、動作中に応力にさ
らされるので、半径0.75mmを呈するようにされる。板ば
ね64は、第３図に示すように、クランプ板76を用いて穴
19内で懸垂される。外側フレーム33に固定された位置決
めピンが、位置決め穴69を貫通する。第６図から明らか
なように、板ばね64の外形線のうち上下に延びるものは
幾何学的中心軸線38に平行であり、左右に延びるものは
幾何学的中心軸線38に直交する。中央舌片73の中央に
は、穴78（その中心は幾何学的中心軸線38と交わる）
が、エッチングにより形成される。湾曲部分79は、穴78
の下縁部よりかなり深い位置にあって、下縁部から少な
くとも2mm離れているので、穴78に第７図でたとえば左
向きの力が加わった場合、中央舌片73はほぼ垂直に立っ
たまま左方へ移動する。このとき、アーム71,72はやや
Ｓ字状になる。この力は、穴78を貫通しその穴78に（前
述したやり方により）接着固定された第２の細管81によ
って加えられるものである。この細管81は、重量および
剛性を考えて、同様にアルミニウム・チタンの合金から
成り、肉薄である。細管81の外径は5mm、長さは約11.5c
mである。細管81の第１図で右端部には、板ばね42,51と
厳密に平行平面に位置する（すなわち幾何学的中心軸線
38に直交する）短い横方向スリット82が設けられる。ス
リット82にはめられる板ばね83は、板ばね42,51に比べ
て短いが幅は同じであり、同じ材料から成り、休止位置
にあるときに応力を受けず、エッチングにより形成され
た輪郭形状と、ほぼその中央領域に２つの深い側方湾曲
切欠き84を持つ。それらの切欠きの間に残される板ばね
の幅は、スリット82中に応力なしに接着される。細管81
の右端から幾何学的中心軸線38までの距離はわずか8mm
である。板ばね83は穴87を有し、この穴87は幾何学的中
心軸線38に対して直交するとともに、穴53,56に対応し
ていてそれらに整列されている。穴87の周囲領域におい
ては、小リングの使用や細管40と一体の対向フランジの
方法により、接合が行われる。

細管81は、第１図に示されるように穴19中を抜けて左方
へと延び、細管81は左方に雄ねじ部88を有し、その雄ね
じ部88には釣り合い重り89が固定用ナット91とともに螺
合される。さらに、雄ねじ部88には電気的制動装置用の
平板92が設けられる。電気的制動装置この装置の機能は
本発明の要旨とは直接に関係しないので詳細は省略す
る。

穴78（第６図）の中に、細管81自体の質量を含めて細管
81に作用する全ての質量の重心を位置させることができ
る。第１図に示される構成で、“釣合重り側の可動部分
の重量×枢支点までの長さ”で定まるモーメントを、
“ダイアモンドの側の可動部分に作用する重量×枢支点
までの長さ”で定まるモーメントに等しくすることによ
り、釣り合い重り89でもって重量の精密な平衡を得るこ
とができ、その平衡状態すなわち休止位置において、板
ばね42,51,83には湾曲を伴なうことがない。従って、細
管40およびダイアモンド128は、極めて少ない摩擦でも
って被検体に垂直な方向に案内される。

従って、力発生装置すなわち電動駆動装置63から発生さ
れた力は、変化を殆ど受けることなく、ほぼそのままダ
イアモンド128に加わるから、電動駆動装置63から発生
される力がわかれば、ダイアモンド128を被検体に押圧
する力を正確に知ることができる。

拡大（約10倍）して示す第８図の上方には、直径6mmの
細管40が見られる。スリーブ62の固定は次の通りであ
る。細管40のフランジ61に板ばね51を下方から当接させ
てから、細管40の最下端部を、アルミニウム製のスリー
ブ62の上部（同軸円筒状）端面93に重なるようにして段
付き孔の上方同軸孔95へ挿入し、低温硬化接着剤により
スリーブ62を固定する。スリーブ62は、その直立の周壁
に大きな穴94を有し、この穴94内へハウジングに固定さ
れたアーム96が、第８図では右方から（第１図では左方
から）延びている。アーム96に設けられた電気導線97
は、渦電流を利用して微小距離を測定するプローブのヘ
ッド98（これは、前述の特公平３−13539号に開示され
ているプローブ77に類似するものである。）へと延びて
いる。幾何学的中心軸線38と同軸であるコイル室99の内
部には図示のようにコイル101がある。孔95の底面102
は、コイル101の下面より相当に深い位置にある。底面1
02から測定極103が上方へ突出している。測定極103の上
端面104は精密に加工されており、幾何学的中心軸線38
に垂直であって、上端面104とハウジングに固定された
ヘッド98との間の距離を示す信号を電気導線97を介して
得ることができる。測定極103から下方へのびるそのピ
ン106は回転対称形ダイアモンド支持体108の孔107にさ
し込み固定される。ダイアモンド支持体108のスリーブ1
09は、上方同軸孔95に連なる同軸孔111に差し込まれて
おり、ピン106は同軸孔111に接触しない。ダイアモンド
支持体108は、孔107の下縁の下方で、膨出部112となっ
ている。膨出部112は、スリーブ62の下端面113に設けら
れた平たい円筒形孔114に位置している。この円筒孔114
は、膨出部112の最も径の太い部分116のやや下方の壁面
に、内周溝117を有する。この内周溝117の内部から円筒
孔114の中へ部分的に突出する止め輪118が設けられる。
止め輪118は、最も縮んだ状態でも、角部119より内側へ
突出しない。角部119は、スリーブ109から膨出部112へ
の移行部となる（幾何学手縦軸線38に垂直な）環状肩部
121の外周縁である。ダイアモンド支持体108を押し上げ
ると、止め輪は拡張されて膨出部112を滑り、環状肩部1
21が円筒孔114の底面122に当接した状態にダイアモンド
支持体108を確実に保持する。

ハウジングの底部11には、中心孔126を持つはめ込み部1
24があり、第８図から明らかなように、この中心孔126
をダイアモンド128の台127が通過できる。台127は円筒
部129を介して膨出部112と一体である。はめ込み部124
は上方が開いた筒状部131を有し、これにより、スリー
ブ62の下方領域およびダイアモンド支持体128は保護さ
れ、意図しない方向への動きは阻止される。このような
構成により、ダイアモンド128のすぐ近傍での同軸状態
での測定を可能とするとともに、ダイアモンド支持体10
8を容易かつ再現性をもって交換できるようにする。ハ
ウジングに固定されたヘッド98に対する、測定局103の
上端面104の動きは、ダイアモンド128およびその尖端の
動きに従うものである。

測定極103がアルミニウム製である場合、コイル101との
間に力に対応した戻り作用が起こらない。しかし、測定
局は、好ましくは全体または上部領域をフェライトから
製造すると、著しく高い表示感度が得られる。フェライ
トの場合も戻り作用を測定することはできなかった。

このような微小距離測定のためのプローブ装置により、
ダイアモンド128を被検体に押圧したときの、被検体へ
の食い込み深さを測定することができる。以上に説明し
たように試験体を案内することにより、力発生装置から
発生される力の大きさが知られれば押圧力を正確に知る
ことができるから、力発生装置から発生される力の大き
さと測定した食い込み深さから、被検体の硬度を正確に
求めることができる。

第９図には、本発明に係る装置全体の配置が示されてい
る。基板134には必要な電子回路が搭載されている。

次に、第９図，第10図，第11図を参照して、本発明の電
動駆動装置すなわち力発生装置を説明する。

第９図において、２本の等長の支柱136,137は互いに平
行であり、それらの支柱の下端部は底部11に結合されて
いる。支柱136,137は幾何学的中心軸線38および中心平
面66（第６図）に対して対称であるとともに、それらに
平行である。支柱136,137は第１図には示されていな
い。第11図も参照して、支柱136,137はそれらの上部領
域で黄銅から成る横方向ヨーク138に結合され、横方向
ヨーク138はフレーム142およびそれから突出した２つの
突出部139,141を含む。支柱136,137の間隔は6.5cmであ
り、外側フレーム142は約12mmの厚さである。外側フレ
ーム142には、幾何学的中芯軸線38と同軸に段付き孔（1
43,147）が設けられる。段付き孔の大きな孔143は、プ
ラスチックから成るコイル支持体144を収容し、段付き
孔の環状の棚部146にはコイル支持体144の底が当接す
る。段付き孔の環状の棚部146は小径の孔147ヘ移行す
る。さらに第10図も参照してプラスチックから成るコイ
ル支持体144の内部にはコイル148が配設され、コイルの
引き出し導線149は外部へ導出されている。コイル支持
体144は幾何学的中心軸線38と同軸の貫通孔151を有す
る。コイル148は孔143内に保持されて半径方向にも固定
される。コイルは上方では円板形の発泡材料層152によ
り被覆され、この発泡材料層152はアルミニウム製のク
ランプ板153により覆われる。クランプ板153は四隅に、
外側フレームに螺合されるねじ154を受ける貫通孔を有
するので、コイル支持体は確実に下方へ押圧される。

以上説明した部分136〜154は、発生される力と比べて、
十分に高い剛性を有しハウジングに固定される。

円板形の下方磁石支持体157とそれに一体である雌ねじ
スリーブ156は、細管40の雄ねじ部57（第１図）に螺合
される。磁石支持体157には、その下面158から４つの円
形鉢形の凹部159が形成されている。凹部159の中心点は
共通直径上に位置し、凹部は雌ねじスリーブ156まで達
し、それぞれ90°の等間隔で配置されている。凹部の中
には直径5mm,高さ2mmの相互に等しい永久磁石161が接着
される。永久磁石161は下面158から大きく突出してい
る。磁石支持体157は幾何学的中芯軸線38と同軸に上方
へも延びて、アルミニウム製の直径3.2mmの支持ロッド1
62に接合されている。上面163には、凹部159の上側に、
それと同様の形状の凹部164が設けられている。凹部164
の数は同じく４つであるが、支持ロッド162の直径が小
さいので凹部164は幾何学的中芯軸線38を中心により小
さい半径上に位置している。凹部159,164は接続孔166に
より相互に連通している。４つの凹部164の中に永久磁
石167が接着される。永久磁石161および永久磁石167の
双方についてＳ極は下に向いている。支持ロッド162は
貫通孔151を通り、その上端に雄ねじ部168を有する。こ
の雄ねじ部168には、磁石支持体157と等しい19mmの外形
を有する同軸の磁石支持体169が螺合される。この磁石
支持体169も同様に、下方永久磁石171と、上方永久磁石
172とを支持する。永久磁石171,172の配置はコイル中心
平面173に対して対称である。磁石支持体169は磁石支持
体157と同様の凹部および接続孔を、コイル中心平面173
に関して鏡像関係で有する。

本発明により、力を電流に厳密に比例させて発生するこ
とができる。これは、少なくとも、力発生部の可動部分
の4mmの全行程について言える。しかしながら、硬度測
定動作において必要とされる行程はわずかに１〜2mmで
ある。実際の測定の動作においては、休止位置から測定
開始位置までダイアモンドの試験体を移動させる距離は
わずかに0.1mmである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置の部分分解図、 第２図は、第１図の矢印２に沿って見た図、 第３図は、第１図の３−３線に沿って見た図、 第４図は、第１図の４−４線に沿って見た図、 第５図は、第１図の５−５線に沿って見た図、 第６図は、枢支点として作用する板ばねの図、 第７図は、第６図に示す板ばねの作用を明瞭に示すため
の一部を切欠して示す図、 第８図は、第１図の右側に示されるダイアモンドを担持
する細管の下部の断面図、 第９図は、本発明に係る硬度測定装置全体の一部切欠き
斜視図、 第10図は、永久磁石を支持する磁石支持体と、電磁コイ
ル支持体とを示す図、 第11図は、ハウジングの壁を取り除き、第９図の矢印11
に従って見た電気駆動装置の部分切欠側面図である。 第12図は、従来の硬度測定装置の一例を示す図である。 13……、17……支持台（支持装置）、22……クランプブ
ロック、24……上方クランプ板、33……外側フレーム、
38……幾何学的中心軸線、40,81……細管、42……第１
の板ばね、48……下方クランプ板、51……第２の板ば
ね、83……短い板ばね、89……釣合重り、92,142……
（銅製の）平板、98……プローブ、103……測定極、128
……ダイアモンド（試験体）、136,137……支柱、138…
…横方向ヨーク、139,141……突出部、148……電磁コイ
ル、151……貫通孔、161,167,171,172……永久磁石、16
2……支持ロッド、157……下方磁石支持体、169……上
方磁石支持体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ハウジング（11,136,137）およびそ
   の内部に固定されている支持装置（17）と、 （ｂ）幾何学的中心軸線（38）を有するロッド状の第１
   の部材（40）と、 （ｃ）前記第１の部材の一端部（61）に支持された試験
   体（128）にして、その中央が前記第１の部材の幾何学
   的中央軸線（38）に一致している、試験体（128）と、 （ｄ）前記試験体（128）が前記幾何学的中央軸線（3
   8）にほぼ沿って移動できるよう前記ロッド状の第１の
   部材（40）を可動に支持する第２の部材（42,51）にし
   て、前記支持装置（17）に支持された第２の部材（42,5
   1）と、 （ｅ）前記ハウジング（11,136,137）に剛に結合されて
   いて、貫通孔（151）を有する円筒形の電磁コイル（14
   8）と、 （ｆ）前記ロッド状の第１の部材（40）に剛に結合され
   ていて、前記電磁コイル（148）の前記貫通孔（151）を
   その中央軸線に同軸となるよう貫通した支持ロッド（16
   2）と、 （ｇ）前記電磁コイル（148）の下側で前記支持ロッド
   （162）に固定された下方磁石支持体（157）と、 （ｈ）前記電磁コイル（148）の上側で前記支持ロッド
   （162）に固定された上方磁石支持体（169）と、 （ｉ）前記下方磁石支持体および前記上方磁石支持体の
   それぞれに固着された複数の永久磁石（161,167,171,17
   2）にして、それらの永久磁石のそれぞれが、前記貫通
   孔（151）の中央軸線に沿った方向で同じ磁極方向を呈
   している、複数の永久磁石（161,167,171,172）と、 （ｊ）前記支持ロッド（162）の移動距離は、数ミリメ
   ートル以内である ことを特徴とする、硬度測定装置のための装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、前記電磁コ
   イル（148）は空心コイルであることを特徴とする、硬
   度測定装置のための装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の装置において、前記電磁コ
   イル（148）は剛性の高い横方向ヨーク（138）に埋め込
   まれ、この横方向ヨークはそれから相互に逆方向へと延
   びる突出部（139,141）を有し、それらの突出部それぞ
   れで支柱（136,137）により支えられており、各支柱の
   下端はハウジング底部に固定され、かかる構造が発生さ
   れる力と比べて十分に剛であるよう構成されていること
   を特徴とする、硬度測定装置のための装置。