JPS6251415B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は、圧子によつて試料台の試料にくぼ
みを生じさせ、試料の硬度を求める硬度計に関す
るものである。

(ロ) 従来技術 試料の硬度を求めるには、圧子によつて試料台
の試料にくぼみを生じさせればよい。そして、く
ぼみの表面積を算出すると、圧子に加えた荷重と
くぼみの表面積によつて試料の硬度を求めること
ができる。この種の硬度計において、小さい荷重
に対する試料の硬度を求めるには、圧子に加える
荷重の精度を高くする必要がある。従来は、圧子
に加える荷重の精度が低く、小さい荷重に対する
試料の硬度を求めることはできなかつた。普通の
硬度計は、10gf程度の荷重に対する試料の硬度を
求めることができるだけである。最も精度の高い
硬度計でも10mgf程度の荷重が限界であつた。し
かしながら、最近、種々の材料が開発され、
10mgf以下の荷重に対する試料の硬度を求めるこ
とが要求されている。

(ハ) 目的 したがつて、この発明は、圧子によつて試料台
の試料にくぼみを生じさせる硬度計において、圧
子に加える荷重の精度を高くし、前記従来の要求
に応じることを目的としてなされたものである。

(ニ) 構成 この発明は、コイルの電磁力によつて荷重を加
える電磁式負荷装置と、コイルの電磁力によつて
荷重を平衡させる電磁式平衡装置と、一対のレバ
ーを組み合わせ、圧子に加える荷重の精度を高く
し、10mgf以下の小さい荷重に対する試料の硬度
を求めることに成功したものである。この発明
は、一対のレバーをそれぞれ支点のまわりに揺動
可能に支持し、一方のレバーの作用点に圧子を設
け、この一方のレバーの力点を電磁式負荷装置に
連結し、負荷装置の荷重を一方のレバーによつて
縮小し、圧子に伝達する。これによつて圧子に荷
重を加える。そして、他方のレバーの力点に試料
台を設け、この他方のレバーの作用点を電磁式平
衡装置に連結し、圧子に加えられる荷重、すなわ
ち試料台の試料が受ける荷重を他方のレバーによ
つて拡大し、電磁式平衡装置に伝達する。さら
に、電磁式平衡装置を電磁式負荷装置に接続し、
電磁式平衡装置によつて試料の荷重を検出し、電
磁式負荷装置をフイードバツク制御するようにし
たことを特徴とするものである。

(ホ) 実施例 以下、この発明の実施例を図面について説明す
る。

図において、圧子１は試料台２の試料３に接触
し、試料３にくぼみを生じさせる。この実施例で
は、上下一対のレバー４Ｈ，４Ｌが水平に、かつ
互いに平行に配置され、それぞれ支点５Ｈ，５Ｌ
のまわりに揺動可能に支持されている。圧子１は
上方のレバー４Ｈの作用点に設けられ、試料台２
は下方のレバー４Ｌの力点に設けられている。レ
バー４Ｈ，４Ｌの支点５Ｈ，５Ｌは本体６に固定
されている。

荷重は電磁式負荷装置７によつて加えられ、電
磁式平衡装置８によつて検出される。電磁式負荷
装置７はコイル９とヨーク１０からなり、コイル
９の電磁力によつて荷重を加えることができる。
上方のレバー４Ｈの力点は負荷装置７のコイル９
に連結され、ヨーク１０は本体６に固定されてい
る。電磁式平衡装置８は電子天秤に使用されてい
る平衡装置と同様のものであり、コイル１１、ヨ
ーク１２および零点検出器１３からなり、下方の
レバー４Ｌの作用点は平衡装置８のコイル１１に
連結され、ヨーク１２は本体６に固定されてい
る。零点検出器１３は下方のレバー４Ｌの先端に
対向するよう配置され、アンプ１４を介してコイ
ル１１に接続されている。

電磁式負荷装置７の荷重は制御装置１５によつ
て設定され、制御される。電磁式負荷装置７のコ
イル９は制御装置１５に接続され、電磁式平衡装
置８のコイル１１も制御装置１５に接続されてい
る。

さらに、この実施例では、試料３のくぼみの深
さを検出するため、変位検出器１６がレバー４
Ｈ，４Ｌの先端間に配置されている。変位検出器
１６はコイル１７と鉄心１８からなり、コイル１
７は上方のレバー４Ｈの先端に連結され、アンプ
１９を介して制御装置１５に接続されている。鉄
心１８は下方のレバー４Ｌの先端に連結されてい
る。

前記のように構成された硬度計において、電磁
式負荷装置７の荷重、すなわちコイル９の電磁力
は上方のレバー４Ｈによつて縮小され、圧子１に
伝達される。これによつて圧子１に荷重が加えら
れる。したがつて、圧子１が試料台２の試料３に
押し付けられ、試料３にくぼみが生じる。圧子１
に加えられる荷重、すなわち試料３が受ける荷重
は下方のレバー４Ｌによつて拡大され、電磁式平
衡装置８に伝達される。平衡装置８の零点検出器
１３は下方のレバー４Ｌの位置を検出し、その検
出信号はアンプ１４によつて拡大され、コイル１
１に送られる。これによつてコイル１１の電流が
制御される。コイル１１は試料３が受ける荷重を
平衡させ、レバー４Ｌを水平に保つ。したがつ
て、コイル１１の電流によつて試料３の荷重を検
出することができる。要するに、電子天秤の荷重
検出原理によつて試料３の荷重を検出することが
できるものである。

電磁式平衡装置８の検出信号は制御装置１５に
送られ、制御装置１５はその荷重設定値と電磁式
平衡装置８の検出信号を比較し、その差を電磁式
負荷装置７のコイル９に送る。したがつて、電磁
式平衡装置８および制御装置１５によつて電磁式
負荷装置７がフイードバツク制御される。

さらに、圧子１に荷重が加えられ、試料３にく
ぼみが生じると、それに追随して上方のレバー４
Ｈが傾斜する。したがつて、変位検出器１６のコ
イル１７と鉄心１８が相対的に変位し、コイル１
７の電流が変化する。これによつて試料３のくぼ
みの深さが検出される。変位検出器１６の検出信
号はアンプ１９によつて増幅され、制御装置１５
に送られる。

制御装置１５は電磁式平衡装置８の検出信号に
よつて試料３の荷重を読み取る。これと同時に、
変位検出器１６の検出信号によつて試料３のくぼ
みの深さを読み取り、試料３のくぼみの表面積を
演算する。さらに、試料３の荷重とそのくぼみの
表面積から試料３の硬度を演算し、これを表示す
る。

この硬度計は、電磁式負荷装置７の荷重がレバ
ー４Ｈによつて減少され、圧子１に伝達されるた
め、圧子１に小さい荷重を加えることができる。
さらに、その荷重がレバー４Ｌによつて拡大さ
れ、電磁式平衡装置８に伝達され、平衡装置８に
よつて検出され、電磁式負荷装置７がフイードバ
ツク制御されるため、圧子１に加えられる荷重は
制御装置１５の荷重設定値に対応する。したがつ
て、圧子１に加えられる荷重の精度は高い。した
がつて、小さい荷重に対する試料３の硬度を求め
ることができる。

この硬度計は圧子１に1mgf〜lgfまでの荷重を
加えることができ、0.1mgの荷重精度を得ること
が可能である。また、試料３のくぼみの深さが
0.1〜５μｍのとき、0.01μｍの深さ精度を得る
ことができる。

なお、この実施例では、上下一対のレバー４
Ｈ，４Ｌを水平に、かつ互いに平行に配置したも
のについて説明したが、必ずしもレバー４Ｈ，４
Ｌを平行に配置する必要はない。場合によつて
は、一対のレバー４Ｈ，４Ｌを互いに交差するよ
う配置してもよい。そして、一方のレバーの作用
点に圧子１を設け、その力点を電磁式負荷装置７
に連結し、他方のレバーの力点に試料台２を設
け、その作用点を電磁式平衡装置８に連結して
も、負荷装置７の荷重を一方のレバーによつて縮
小し、圧子１に伝達することができる。さらに、
試料台２の試料３が受ける荷重を他方のレバーに
よつて拡大し、電磁式平衡装置８に伝達すること
ができる。したがつて、圧子１に加える荷重の精
度を高くし、小さい荷重に対する試料３の硬度を
求めることができ、同様の作用効果を得ることが
できる。

(ヘ) 効果 以上説明したように、この発明は、硬度計の圧
子に加える荷重の精度を高くし、小さい荷重に対
する試料の硬度を求めることができ、所期の目的
を達成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す説明図であ
る。 １……圧子、２……試料台、３……試料、４
Ｈ，４Ｌ……レバー、５……レバーの支点、７…
…電磁式負荷装置、８……電磁式平衡装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧子によつて試料台の試料にくぼみを生じさ
   せ、前記試料の硬度を求めるようにした硬度計に
   おいて、一対のレバーをそれぞれ支点のまわりに
   揺動可能に支持し、前記一対のレバーのうち、一
   方のレバーの作用点に前記圧子を設け、前記一方
   のレバーの力点を電磁力によつて荷重を加える電
   磁式負荷装置に連結し、他方のレバーの力点に前
   記試料台を設け、前記他方のレバーの作用点を電
   磁力によつて荷重を平衡させる電磁式平衡装置に
   連結し、前記平衡装置を前記負荷装置に接続し、
   前記負荷装置の荷重を前記一方のレバーによつて
   縮小し、前記圧子に伝達し、これによつて前記圧
   子に荷重を加えるとともに、前記試料台の試料が
   受ける荷重を前記他方のレバーによつて拡大し、
   前記平衡装置に伝達し、前記平衡装置によつて前
   記試料の荷重を検出し、前記負荷装置をフイード
   バツク制御するようにしたことを特徴とする硬度
   計。