(57)【要約】【課題】簡易な機構で試料を試料台に好適に固定する試料固定装置及び硬さ試験機を提供することである。【解決手段】試料押え部材１３の一端を押圧部材１４により押圧することにより、当該試料押え部材１３の自由端側に生じる付勢力により、試料台１２に載置された試料Ｓを押える。【選択図】図４
2008134116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料台と、
前記試料台に載置された試料を押える平板状の試料押え部材と、
前記試料押え部材の一端を片持ち支持し、前記一端を前記試料台の押え方向に押圧して撓ませた状態に維持可能な押圧部材と、
を備え、
前記試料押え部材の一端を前記押圧部材により押圧することにより、当該試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により、前記試料台に載置された試料を押えることを特徴とする試料固定装置。
【請求項２】
前記試料押え部材は、前記試料と接触する部分が、他の部分よりも薄くなっていることを特徴とする請求項１に記載の試料固定装置。
【請求項３】
前記試料押え部材は、
前記自由端側に開口部を有する本体部と、
穴部を有し、前記開口部を覆う金属箔と、
を備え、
前記試料押え部材の一端を前記押圧部材により押圧することにより、当該試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により前記金属箔と前記試料台に載置された試料とが当接して、当該試料を押えることを特徴とする請求項１に記載の試料固定装置。
【請求項４】
試料を加熱する試料加熱機構を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の試料固定装置。
【請求項５】
試料の表面に圧子を押し付けることにより形成されたくぼみの大きさを観察する光学顕微鏡を備えた硬さ試験機において、
請求項１〜４の何れか一項に記載の試料固定装置を備えたことを特徴とする硬さ試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料固定装置及び硬さ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬さ試験機では、試料台に試料を固定し、試料の上方から試料に圧子を所定の力で押し付け、試料に生じたくぼみの大きさや深さ等から硬さを求めている。このような硬さ試験機で硬さを測定する試料は多種多様にわたっており、その試料に応じた様々な試料固定装置がある。
図５は、その一例を示すもので、露出用の穴２０１を設けた金属箔２００（図５（ｂ））の片端を固定し、スライド機構３００を設けたもう片端を、ネジ４００を利用して引っ張ることにより、試料Ｓを挟み込み、当該試料Ｓを固定する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の試料固定装置の場合、ネジを回転させることによって移動するスライド部を有するため、機構が複雑となる。また、試料や試料ホルダーが熱膨張することにより試料を固定する押圧力が変化する。さらに、試料を固定する金属箔は、非常に薄いため、スライド部を移動させ、当該金属箔を引っ張りすぎると、切れる恐れがある。
【０００４】
本発明の課題は、簡易な機構で試料を試料台に好適に固定する試料固定装置及び硬さ試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
試料を載置する試料台と、
前記試料台に載置された試料を押える平板状の試料押え部材と、
前記試料押え部材の一端を片持ち支持し、前記一端を前記試料台の押え方向に押圧して撓ませた状態に維持可能な押圧部材と、
を備え、
前記試料押え部材の一端を前記押圧部材により押圧することにより、当該試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により、前記試料台に載置された試料を押えることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の試料固定装置において、前記試料押え部材は、前記試料と接触する部分が、他の部分よりも薄くなっていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載の試料固定装置において、
前記試料押え部材は、
前記自由端側に開口部を有する本体部と、
穴部を有し、前記開口部を覆う金属箔と、
を備え、
前記試料押え部材の一端を前記押圧部材により押圧することにより、当該試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により前記金属箔と前記試料台に載置された試料とが当接して、当該試料を押えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３の何れか一項に記載の試料固定装置において、
試料を加熱する試料加熱機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、
試料の表面に圧子を押し付けることにより形成されたくぼみの大きさを観察する光学顕微鏡を備えた硬さ試験機において、
請求項１〜４の何れか一項に記載の試料固定装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、試料押え部材の一端を押圧部材により押圧することにより、当該試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により、試料台に載置された試料を押えることができる。
よって、簡易な機構で試料を試料台に好適に固定することができる。
また、簡易な機構を有することにより、生産コストの低減を図ることができるとともに、当該試料固定装置を構成する部品の交換を容易に行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、試料押え部材は、試料と接触する部分が、他の部分よりも薄くなっているので、試料を押え付ける際の押圧力を低減することができることとなり、試料が薄く破損しやすい場合等においても、試料台に当該試料を好適に固定することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、試料と接触する部分が、金属箔により形成されているので、試料を押え付ける際の押圧力を低減することができることとなり、試料が薄く破損しやすい場合等においても、試料台に当該試料を好適に固定することができる。
また、試料押え部材は、本体部に形成された開口部を金属箔で覆う構成とすることにより、本体部を薄くして箔状に形成するものに比べて、当該試料押え部材を容易に製造することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、当該試料固定装置は、試料加熱機構を備えている。
従って、試料を加熱することにより、当該試料や試料固定装置が熱膨張した場合であっても、当該試料は、試料押え部材の自由端側に生じる付勢力により固定されるため、熱膨張による押圧力の変化の影響を受けにくく、試料を試料台に安定して固定することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、当該試料固定装置を硬さ試験機に利用することにより、硬さを試験する試料を、簡易な機構で試料台に好適に固定することができる。
また、平板状の試料押え部材を撓ませることにより生じる付勢力を用いて、試料を試料台上に固定しているため、当該試料押え部材が試料上方の空間をほとんど占有することなく、圧子の移動を妨害したり、他の機器と干渉したりすることを防止できる。これにより、圧子の破損を防止でき、準備時や試験時においての作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明である硬さ試験機の最良の形態について詳細に説明する。なお、本実施形態では、硬さ試験機として、ビッカース硬さ試験機を例に挙げて説明する。
図１に示すように、ビッカース硬さ試験機１００には、試験機本体１と、この試験機本体１の上側に取り付けられ、試料Ｓに形成されたくぼみを観察し、撮像する撮像部２と、この撮像部２の下部に設けられ、回転することにより圧子３１と対物レンズ３２との切換が可能なターレット３と、試験機本体１の下部に上下移動可能に取り付けられ、ターレット３と対向配置されたテーブル４と、このテーブル４の下側に設けられ、当該ビッカース硬さ試験機１００の動作指示を行う操作パネル５等が備えられている。また、ビッカース硬さ試験機１００には、試験機本体１の外部に制御手段として機能する制御部６と、撮像部２により撮像されたくぼみを表示する表示部としてのモニタ７と、ユーザが各種条件等の設定や操作を行う入力部となるキーボード８、マウス９等が備えられている。
【００１６】
撮像部２には、顕微鏡部２１と、顕微鏡部２１に取り付けられたＣＣＤカメラ２２と、試料Ｓの観察位置を照らす照明装置２３と、対物レンズ３２等が備えられている。テーブル４の上面には、試料Ｓを載せて固定する試料固定装置１０が設けられている。
試料固定装置１０には、図１に示すように、テーブル４の上面に固着され、基礎となる基台１１と、基台１１のほぼ中央上面に設けられ、試料Ｓを載置する試料台１２と、試料台１２に載置された試料を押える平板状の試料押え部材１３と、基台１１の一端部の上面に設けられ、試料押え部材１３の一端を片持ち支持し、当該一端を試料台１２の押え方向に押圧して撓ませた状態に維持可能な押圧部材１４と、試料台１２の内部に埋設され、試料台１２に載置された試料を加熱する試料加熱機構４０が設けられている。
【００１７】
試料押え部材１３は、例えば、図２に示すように、平板状の金属板からなり当該試料押え部材１３の自由端側に開口部１３ａを有する本体部１３ｂと、この開口部１３ａを覆うステンレス箔等の金属箔１３ｃと、を備えており、開口部１３ａ近傍の本体部１３ｂの表面に、当該金属箔１３ｃがスポット溶接等により接着されている。
また、試料押え部材１３のもう一方の端部は、例えば、ピン穴を介して、後述する押圧ピン１４ａに固定されている。これにより、試料押え部材１３の一端を片持ち支持することができる。
また、金属箔１３ｃのほぼ中央部分には、図２に示すように、試験穴１３ｄが形成されている。これにより、圧子３１を下降させたときに、圧子３１が金属箔１３ｂに接触することなく、試料Ｓの上面に好適にくぼみを形成することができる。
【００１８】
押圧部材１４は、例えば、図４に示すように、押圧ピン１４ａと、この押圧ピン１４ａを嵌入する軸受け部１４ｂと、を備えている。
押圧部材１４は、押圧ピン１４ａの軸径よりも軸受け部１４ｂの内径が僅かに大きく設計されており、試料Ｓを固定していない状態（図４（ａ）参照）では、押圧ピン１４ａと軸受け部１４ｂの内壁とに生じる摩擦力により静止している。
一方、押圧ピン１４ａを図４（ａ）の下方向に押し込んだ場合、図４（ｂ）に示すように、試料押え部材１３が撓むことにより、押圧ピン１４ａは傾き、押圧ピン１４ａと軸受け部１４ｂの内壁とに生じる摩擦力が増し、押圧ピン１４ａは、所定の位置で係止される。これにより、試料押え部材１３を撓んだ状態で維持することができることとなり、試料台１２に載置された試料Ｓを押えることができる。
【００１９】
試料加熱機構４０は、例えば、図４に示すように、試料台１２の内部に埋設されている。試料台１２を加熱する際には、試料加熱機構４０内の発熱部（図示省略）に通電すればよく、発熱部が発熱してその熱が試料台１２に伝達されるようになっている。また、試料台１２に保持された試料Ｓの近傍には温度センサ４１が設けられており、この温度センサ４１が検出した温度に基づいて、制御部６は、試料加熱機構４０が試料台１２を適度な温度で加熱するように制御する。
【００２０】
次に、試料固定装置１０による試料Ｓの固定方法について、図４を用いて説明する。
試料Ｓを試料固定装置１０に固定する場合には、まず、図４（ａ）の試料台１２を押え付けない解放状態において、試料Ｓを試料台１２の上面に載せ、押圧ピン１４ａを図４（ａ）の下方向に押すことにより、試料押え部材１３を撓ませる。試料押え部材１３が撓むと、試料押え部材１３の自由端側の開口部１３ａに取り付けられた金属箔１３ｃは、図４（ｂ）に示すように、試料台１２を押え付ける緊張状態になり、試料台１２の上面に載せられた試料Ｓは、金属箔１３ｃによって押え付けられる。このようにして、試料Ｓを試料固定装置１０に固定させる。
【００２１】
本発明に係るビッカース硬さ試験機１００によれば、試料押え部材１３の一端を押圧部材１４により押圧することにより、当該試料押え部材１３の自由端側に生じる付勢力により、試料台１２に載置された試料Ｓを押えることができる。
よって、簡易な機構で試料Ｓを試料台１２に好適に固定することができる。
また、試料押え部材１３は、自由端側に開口部１３ａを有し、当該開口部１３ａを、試験穴１３ｄを有した金属箔１３ｃで覆っている。これにより、当該試料押え部材１３の金属箔１３ｃで覆われた部分と試料Ｓとが接触した際、試料Ｓ上方の空間をほとんど占有することなく、試料Ｓを固定することができることとなり、簡易な機構で試料Ｓを試料台１２にさらに好適に固定することができ、また、圧子３１の移動を妨害したり、他の機器と干渉したりすることを防止できる。
これにより、圧子３１の破損を防止でき、準備時や試験時においての作業性を向上させることができる。
また、簡易な機構を有することにより、生産コストの低減を図ることができるとともに、当該試料固定装置１０を構成する部品の交換を容易に行うことができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、硬さ試験機は、ビッカース硬さ試験機に限らず、ブリネル硬さ試験機、ヌープ硬さ試験機、ロックウェル硬さ試験機等であっても良い。また、例えば、試料押え部材１３は、本体部１３ｂに開口部１３ａを形成し、開口部１３ａを覆う金属箔１３ｃで試料Ｓを押え付ける場合に限らず、本体部１３ｂに開口部１３ａを形成することなく、本体部１３ｂ自体の試料Ｓと接触する部分に直接、試験穴ｄを設け、当該試験穴１３ｄ近傍で試料Ｓを押え付ける設計であっても良く、さらに、かかる場合に、当該試験穴１３ｄ近傍が、本体部１３ｂの他の部分よりも薄く形成される設計であっても良い。また、例えば、試料を固定する手段として金属箔１３ｃを用いたが、可撓性材料であればその種類を問わない。具体的には、硬質ゴムやプラスチック等を薄板状に形成したものであってもよい。ただし、試料加熱機構を用いる場合には、耐熱性を要する。また、押圧部材１４は、例えば、ネジと、ネジ穴により構成され、ネジを回転させることにより、試料押え部材１３の一端を押圧する設計であっても良い。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るビッカース硬さ試験機の斜視図である。
【図２】本発明に係る試料固定装置に設けられた試料押え部材の平面図である。
【図３】本発明に係るビッカース硬さ試験機に設けられた試料固定装置の平面図である。
【図４】本発明に係るビッカース硬さ試験機に設けられた試料固定装置の図３における平面図のＡ−Ａ線断面図であり、（ａ）は、試料を固定していない状態を示し、（ｂ）は、試料を固定した状態を示す図である。
【図５】従来技術におけるビッカース硬さ試験機に設けられた試料固定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０      試料固定装置
１２      試料台
１３      試料押え部材
１３ａ    開口部
１３ｂ    本体部
１３ｃ    金属箔
１３ｄ    試験穴（穴部）
１４      押圧部材
１４ａ    押圧ピン
１４ｂ    軸受け部
４０      試料加熱機構
１００    ビッカース硬さ試験機（硬さ試験機）
Ｓ        試料
【図１】
2008134116.tif 000003
【図２】
2008134116.tif 000004
【図３】
2008134116.tif 000005
【図４】
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【図５】
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