JPS63252230A - 微小硬度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明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］ 圧子と該圧子に荷重を負荷する荷重装置と、試験片の供
試表面をｔｍ察する光学装置とをそなえた微小硬度計が
ある。荷重装置は、複数個の重錘を適宜選択して圧子に
負荷するようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の微小硬度計では、重錘を負荷軸上に直接載置
する直接荷重方式を採用する場合に、重錘が光学装置の
観察用光学系の光路の邪魔になるので、光軸をリレーし
て迂回させなければならず、しかも試片表面を照射する
照射光学系を別に設けておかなければならないので、光
学装置の構造が複雑化するという問題点があった。

［問題点を解決するための手段］ Ｌ記問題点を解決するため、本発明は次のような構成を
採用した。

すなわち、本発明にかかる微小硬度計は、圧子と、該圧
子に荷重を負荷する荷重装置と、試片の供試表面を観察
する光学装置とをそなえ、前記荷重装置の負荷用重錘は
中央部に貫通孔が設けられ、前記光学装置は、接眼レン
ズと対物レンズを結ぶ光軸が通過する中空軸と、該中空
軸に光源からの照射光を導く光路となるパイプとをそな
え、かつ前記中空軸は前記重錘の貫通孔に挿通されてい
ることを特徴としている。

［作用］ 光学装置の接眼レンズと対物レンズを結ぶ光１ｒ４が重
錘をＬ′１通する中空軸の内側を通るので、光路を迂回
させなくてもよい。また、光源からの照射光は前後方向
のバイブを通って重錘の貫通孔の位置まで導かれ、そこ
から中空軸を通って下方へ導かれる。

［実施例］ 以Ｆ、図面にあられ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↓ζ台５と、該基台に立設されたコラム
７によって支持される計測部９からなる。試料台２には
マイクロメータヘッド８゜８′によって前後左右に移動
するステージｌＯ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、　＋５
ｂ。

・・・）をそなえている。重錘１５は、下に開［１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率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１５ｂ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上にあって、負荷時には荷重伝達ｌ１ｑｈ２５に
載置されるようになっている。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か形成され
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２９は負荷ケース
２７に設けた支点３２によっ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ってい
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によっ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４
６が設けられており、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
できるようになっている。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ッチ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が慴動自在に嵌合しており、該伝達軸５２はバネ
５３によっ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
３７１面に当接するようになっている。

伝達Ｉｒｌｌｌ５２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によって
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’によって支承された回
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
の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バイブ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７０．７
０’の後端部には前記回転板６２．６２’の爪６３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■ｒＡｈ２０の上部突起２
１に係合しない下向きの状態となるよう付勢するバネ７
４が設けられている。回転軸６０が回転し、回転板６２
．６２”の爪６：］、　６３がアーム７３、７３をそれ
ぞれ押圧すると、軸７０．７０’がバネ１４、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２！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っている中空軸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−・時停止する荷重吊上げ装置りを構成する。

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と荷重吊上げ装置りとは互いに連動し、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
．−・・の下側で前後動じて荷重を支持する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対のねし棒８１．８
３に螺合している。駆動モータ８３からベルト８４．８
４’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７
７、７７が互いに接近する方向すなわち荷重を吊る中空
軸２０に向って移動すると、中空軸２０が下降したとき
に受板７７、７７によっ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１５１
１に至るまですべての重錘が受板によって支持されるの
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っている。また、圧子３０に
は圧子ホルダ２９、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２
５、レバー３３等の荷重を５ｇ、中空軸２０の重量を５
ｇ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。従って
、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５〜２０００ｇ
ｒｆ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旧、８１は、モータの動力
のかわりにツマミを設は人手で回わすようにしてもよい
。

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９Ｉ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−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−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
を通るようになっている。光源旧からの照明光は光軸り
に沿ってパイプ９０、ハーフミラ−９３内を通過し、中
空軸２０内の光軸Ｍに沿っ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−９３を通過しプ
リズム９５へ至る。そして曲折されて光軸Ｓに沿って接
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１０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
タヘッド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３
０を中空軸２０直下部の試験位置にセットする。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りとは互いに連動するようにな
っているので、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と荷重吊上げ装置りを解除状態とすれば、重錘１
５．−・・の荷重が中空軸２０、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
吊上げ装置りを操作して圧子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。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように１本発明にかかる微小硬
度計は、接眼レンズと対物レンズを結ぶ光軸が重錘に設
けた貫通孔に挿通された中空軸を通るので、光路を迂回
させる必要がなく、しかも別に設けた光源からの照射光
がパイプを通って上記中空軸の位置に導かれるので、直
接負荷方式を採用しても光学装置の構造を簡素化するこ
とができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられ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ｆ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ｍ伝ｕｎｉｔ　　２９−
４　Ｔ＊ルタ３０・・・圧’ｊ’　　：］３・・・レバ
ー　４５．４６−・・対物レンズ９７・・・接眼レンズ
　Ａ・・・荷重装置　Ｂ・・・光学装置特許出願人　　
株式会社　島汁製作所 代理人　弁理士　　菅　原　　　弘　志第１図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧子と、該圧子に荷重を負荷する荷重装置と、試
   片の供試表面を観察する光学装置とをそなえ、前記荷重
   装置の負荷用重錘は中央部に貫通孔が設けられ、前記光
   学装置は、接眼レンズと対物レンズを結ぶ光軸が通過す
   る中空軸と、該中空軸に光源からの照射光を導く光路と
   なるパイプとをそなえ、かつ前記中空軸は前記重錘の貫
   通孔に挿通されていることを特徴とする微小硬度計。