(57)【要約】【課題】煩雑な調整等を要することなく、ヒステリシスの影響を抑えて試料にくぼみ形成を行うことができる圧子軸ユニットおよび硬さ試験機を提供する。【解決手段】先端部に圧子１を有する圧子軸２と、圧子軸２を内挿して軸方向に移動可能に支持する移動筒３と、移動筒３の一部を内挿して圧子軸２方向に移動可能に支持する支持筒４と、で主に構成される圧子軸ユニット１０と、先端部に押圧部２２が設けられ回動可能に軸支された制御レバー２０と、を備える硬さ試験機１００において、移動筒３と支持筒４との間の２箇所にダイヤフラムバネ６を介装させて移動筒３を支持筒４に支持させる。また押圧部２２と移動筒３との間に中間部材４０を備え、中間部材４０の板バネ部４２が制御レバー２０と移動筒３との間で撓みながら、移動筒３の圧子軸２を挟む２箇所を押圧するように形成して、移動筒３に略軸方向の押圧力を負荷させる。【選択図】　　　　図２
2004020375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に圧子を有する圧子軸と、
前記圧子軸を内挿し、前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持するととともに、軸方向に移動する移動筒と、
前記移動筒の少なくとも一部を内挿し、前記移動筒を前記圧子軸方向に移動可能に支持する支持筒と、を備え、
前記圧子により試料表面にくぼみを形成させることに基いて当該試料の材料特性を測定する試験機に用いられる圧子軸ユニットにおいて、
前記移動筒と前記支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより前記移動筒が前記支持筒に支持されることを特徴とする圧子軸ユニット。
【請求項２】
先端部に圧子を有する圧子軸と、前記圧子軸を内挿し、前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する移動筒と、前記移動筒の少なくとも一部を内挿し、前記移動筒を前記圧子軸方向に移動可能に支持する支持筒と、を備えた圧子軸ユニットと、回動可能に軸支され、前記移動筒を押圧する押圧部が設けられた制御レバーと、
圧子軸に対し、当該圧子軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部と、
を備えた硬さ試験機において、
前記制御レバーの押圧部は、前記圧子軸を挟む少なくとも２箇所で前記移動筒を押圧することを特徴とする硬さ試験機。
【請求項３】
前記移動筒と前記支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより前記移動筒が前記支持筒に支持されることを特徴とする請求項２記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記制御レバーの押圧部と、前記圧子軸ユニットとの間に、一方の端部が前記硬さ試験機の本体に固定され、板バネを備える中間部材を有し、
前記制御レバーが前記移動筒を押圧する方向に回動すると、前記押圧部が前記板バネの自由端部を押圧して、前記中間部材が前記移動筒を押圧するように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の硬さ試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料表面にくぼみを形成させて当該試料の材料特性を測定するための試験機に用いられる圧子軸ユニットおよび硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧子２０１を用いて試料表面に荷重を負荷し、くぼみを形成させることに基いて、材料特性としての試料の硬さを評価するために使用される試験機としての硬さ試験機が知られている。
図５に、硬さ試験機２００の主要部の概略図を示す。硬さ試験機２００には、主に、試料Ｓを載置する試料台２５０と、試料Ｓにくぼみを形成するための圧子２０１が先端部に設けられた圧子軸２０２を有する圧子軸ユニット２１０と、圧子軸２０２に所定の荷重を負荷するための荷重負荷機構２３０と、が備えられている。
【０００３】
圧子軸ユニット２１０は、試料台２５０の上方に備えられており、圧子軸２０２と、圧子軸２０２を内挿する略円筒形の移動筒２０３と、移動筒２０３の外側に備えられる支持筒２０４と、で主に構成されている。図６は、圧子軸ユニット２１０の一部断面を拡大して示した図である。
圧子軸２０２には、下部に、下方に向かって外周が漸次縮径する円錐部２０２ａが形成されており、また下端部には前述のように圧子２０１が取り付けられている。移動筒２０３は、図５および６に示すように、下部は上部よりも内径・外径とも小さく形成され（上部を大径部２０３ａ、下部を小径部２０３ｂとする）、小径部２０３ｂにおいて、板バネ２０５を介して圧子軸２０２の上部を支持するとともに、下端部付近において圧子軸２０２の円錐部２０２ａを囲む円錐受け２０３ｃを有し下方から圧子軸２０２を支持するようになっている。
【０００４】
支持筒２０４は、移動筒２０３の小径部２０４ｂの周囲に備えられている。支持筒２０４の上端部と、移動筒２０３の大径部２０３ａ下端部との間には、移動筒２０３の小径部２０３ｂ上部を取り巻くようにコイルバネ２６０が設けられ、このコイルバネ２６０の上端部と下端部とが、移動筒２０３の大径部２０３ａの下端部と、支持筒２０４の上端部とにそれぞれ取り付けられることによって、移動筒２０３と支持筒２０４とは互いに上下方向に移動可能に連結されている。
また、移動筒２０３の小径部外周面と、支持筒２０４の内周面との間には、それぞれボールベアリングガイドとなる軸方向の溝２０４ａが形成され、それらの溝２０４ａに沿って複数個のボール２６１…が配置されている。コイルバネ２６０による連結と、溝２０４ａおよびボール２６１…からなるボールベアリング構造とにより、移動筒２０３と支持筒２０４とは、所定の範囲内で互いに軸方向（硬さ試験機２００においては上下方向）に移動可能になっている。
また支持筒２０４には、外周面の一部が外方に延出するフランジ部２０４ａが設けられている。このフランジ部２０４ａに形成されたネジ孔２０４ｂにネジＮが挿通されて支持筒２０４が試験機本体２５２に固定されることにより、圧子軸ユニット２１０は硬さ試験機２００本体に取り付けられるようになっている。
【０００５】
荷重負荷機構は、圧子軸ユニット２１０の上方に備えられた錘部２７０と、制御レバー２２０とにより主に構成されている。
制御レバー２２０は、中央部が回動軸２１ａによって硬さ試験機２００本体に回動自在に軸支されており、一方の端部２２１ｂには圧子軸ユニット２１０の移動筒２０３上端部を押し下げるための押圧部２２２が備えられ、また他方の端部には、偏心カム２２５に転接するローラー２２４が取り付けられている。制御レバー２２０の一方の端部２２１ｂは、回動軸２１ａから圧子軸ユニット２１０上方に延びて圧子軸２０２の上方を経て遠方側の移動筒２０３上部の位置において、移動筒２０３を押し下げるようになっている。また、制御レバー２２０の圧子軸２０２上方に対応する位置には、上下方向の孔２２１ｃが形成されている。
【０００６】
錘部２７０は、錘２７１と、錘部２７０中心部に上下方向に備えられる荷重軸２７２と、ケーシング２７３とを備えて構成されている。荷重軸２７２は下部において制御レバー２２０の孔２２１ｃを貫通して下方に延び、その下端部が圧子軸２０２の上端部と対向するように配設されている。符号２７２ａは荷重軸２７２に突設されたピンを示しており、ピン２７２ａは制御レバー２２０に上方から当接するようになっている。
【０００７】
上記の構成により、制御レバー２２０は、偏心カム２２５の回転によって回動して圧子軸ユニット２１０の移動筒２０３を押し下げたり、または押し下げを解除したりするようになっており、また錘部２７０を下降させて圧子軸２０２に所定の荷重を負荷させるようになっている。
この硬さ試験機２００により硬さ試験を行う際には、硬さ試験機２００本体において圧子軸２０２の下方に備えられる試料台２５０に試料Ｓを載置し、偏心カム２２５の回転および錘部２７０の下降により、圧子２０１の先端が試料Ｓと当接する位置まで圧子軸２０２と移動筒２０３とを下降させる。そして、圧子２０１の先端を試料Ｓに当接させた後、制御レバー２２０を回動させて、圧子軸２０２に所定荷重を負荷させることにより、試料Ｓに圧子２０１によるくぼみを形成させる。くぼみ形成後、制御レバー２２０をくぼみ形成時とは逆方向に回動させることにより、移動筒２０３を上昇させ、それに伴って圧子軸２０２を上方に移動させて、試料Ｓから離れさせる。このようにして試料Ｓに形成させたくぼみを、顕微鏡（図示略）等で観察することにより、くぼみの大きさ等の計測を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような硬さ試験機２００においては、制御レバー２２０で押し下げられる移動筒２０３が弧を描くように下降することにより、移動筒２０３上部の板バネ２０５と、下部の円錐受け２０３ｃとで支えられる圧子軸２０２の姿勢が下降に伴って変わり、試料Ｓと圧子２０１との当接の向きが変わってしまうことがあった。このような場合、試料Ｓにくぼみが適切に形成されないという問題があった。
また、圧子軸２０２は、錘部２７０の下端部によって軸方向に押し下げられるが、その一方で、移動筒２０３は圧子軸２０２よりも遠方側の上端部において制御レバー２２０で押圧されて押し下げられるので、移動筒２０３はやや円弧状に下降する。従って、試料Ｓに対するくぼみ形成の際、移動筒２０３と圧子軸２０２とは平行に下降せず、下降経路にずれが生じる。しかし、くぼみ形成後、圧子軸２０２は移動筒２０３に支持されて上昇するため、下降と上昇の動作において圧子軸２０２にはヒステリシスが発生してしまう。その結果、圧子２０１が下降時とは異なる経路で上昇して試料Ｓから離れることにより、試料Ｓに形成されるくぼみが歪んだり、くぼみが複数形成されたような形状になってしまったりすることがあった。
一方、このようなヒステリシスの影響を小さくするため、移動筒２０３がより圧子軸２０２方向に沿って移動するようボールベアリング構造を調整することが必要となるが、ボールベアリングガイドの隙間調整には非常に時間が掛かり、作業も煩雑であるという問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、煩雑な調整等を要することなく、ヒステリシスの影響を抑えてくぼみ形成を行うことができる圧子軸ユニットおよび硬さ試験機を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１および２に示すように、
先端部に圧子（１）を有する圧子軸（２）と、
前記圧子軸を内挿し、前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持するととともに、軸方向に移動する移動筒（３）と、
前記移動筒の少なくとも一部を内挿し、前記移動筒を前記圧子軸方向に移動可能に支持する支持筒（４）と、を備え、
前記圧子により試料表面にくぼみを形成させることに基いて当該試料の材料特性を測定する試験機（硬さ試験機１００）に用いられる圧子軸ユニット（１０）において、
前記移動筒と前記支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネ（６）が介装され、該ダイヤフラムバネにより前記移動筒が前記支持筒に支持されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、移動筒と支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより移動筒が支持筒に支持される。ダイヤフラムバネは、移動筒および支持筒の軸に対称な形状であって、且つ、移動軸と支持筒との間の少なくとも２箇所に介装される。それによって、移動筒は支持筒に対して同軸的に支持され、また移動軸が支持筒に対して軸方向に移動する際、より軸方向に沿うように移動する。従って、移動筒が円弧状に移動することを防止できるので、試料に対するくぼみ形成において圧子軸を上下に移動させる際、ヒステリシスが発生したり、圧子が傾いたりすることを抑制できることとなって、試料に対しくぼみを適切に形成できる。また、ダイヤフラムバネは、ボールベアリングガイドのような煩雑な調整を要しないため、製造やメンテナンスが容易である。
【００１２】
また請求項２に記載の発明は、
先端部に圧子を有する圧子軸と、前記圧子軸を内挿し、前記圧子軸を軸方向に移動可能に支持する移動筒と、前記移動筒の少なくとも一部を内挿し、前記移動筒を前記圧子軸方向に移動可能に支持する支持筒と、を備えた圧子軸ユニットと、回動可能に軸支され、前記移動筒を押圧する押圧部（２２）が設けられた制御レバー（２０）と、
圧子軸に対し、当該圧子軸方向の所定の力を負荷する荷重負荷機構部と、
を備えた硬さ試験機において、
前記制御レバーの押圧部は、前記圧子軸を挟む少なくとも２箇所で前記移動筒を押圧することを特徴とする。
【００１３】
ここで、少なくとも前記圧子軸を挟む２箇所とは、移動筒の上端部の円周において、制御レバーと略平行な径で隔てられる二つの円弧のそれぞれに少なくとも１箇所ずつ、合計２箇所以上、ということである。
請求項２に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部は、前記圧子軸を挟む少なくとも２箇所で移動筒を押圧するので、移動筒は、制御レバーの回動により、圧子軸を挟む少なくとも２箇所の位置に力が加えられて下降することにより、円弧状に移動することが抑制され、より直線的に下降する。従って、移動筒の下降に伴って発生するヒステリシスが抑制されるので、圧子軸が傾いたり、くぼみが歪んだりすることを防止できる。
【００１４】
また請求項２記載の硬さ試験機は、請求項３に記載のように、
前記移動筒と前記支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより前記移動筒が前記支持筒に支持されていてもよい。
請求項３に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部が圧子軸を挟む少なくとも２箇所に設けられるとともに、移動筒と支持筒との間の少なくとも２箇所にダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより移動筒が支持筒に支持されるので、移動筒が円弧状に移動することがより一層防止され、ヒステリシスが発生したり、圧子が傾いたりすることを抑制できることとなって、試料に対しくぼみを適切に形成できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の硬さ試験機において、
前記制御レバーの押圧部と、前記圧子軸ユニットとの間に、一方の端部が前記硬さ試験機の本体に固定され、板バネ（板バネ部４２、板バネ４２ａ）を備える中間部材（４０）を有し、
前記制御レバーが前記移動筒を押圧する方向に回動すると、前記押圧部が前記板バネの自由端部を押圧して、前記中間部材が前記移動筒を押圧するように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部と圧子軸ユニットとの間には板バネを備える中間部材が備えられ、制御レバーが移動筒を押圧する方向に回動すると、中間部材の板バネが押圧されて撓みながら、中間部材が移動筒を略軸方向に押圧する。すなわち、制御レバーが回動してレバー本体の先端部が弧を描きながら移動筒を押圧しても、制御レバーと移動筒との間において中間部材の板バネが撓むことにより円弧状の動きが吸収され、移動筒には板バネから略軸方向の力が負荷される。従って、従来移動筒の円弧状の移動で生じていたヒステリシスの発生がより抑制される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明による硬さ試験機１００の圧子軸ユニット１０と、制御レバー２０を示した斜視図であり、図２は、図１における圧子軸ユニット１０を一部断面（図１のＡ−Ａ’における断面）で示す概略構成図である。
本発明の硬さ試験機１００には、図１に示す圧子軸ユニット１０と、制御レバー２０と、錘部（図示略）と、硬さ試験の試験対象の試料を載置する試料台（図示略）とが備えられている。
【００１８】
圧子軸ユニット１０は、図２に示すように、先端部に圧子１を有する圧子軸２と、圧子軸２を内挿する移動筒３と、移動筒３の下部において、移動筒３周囲を囲むように設けられる支持筒４と、により主に構成されている。
【００１９】
圧子軸２の下端部に備えられる圧子１は、例えばビッカース、ヌープ圧子、ブリネル等の、くぼみ形成による硬さ試験に用いられる圧子１である。圧子軸２の下部には、下方に向かって外周が漸次縮径する円錐部２ａが形成されている。
【００２０】
移動筒３は、図２に示すように、上部が内径・外径とも大きく形成された大径部３ａとなっており、一方下部は、上部よりも内径・外径とも小さく形成された小径部３ｂが形成されている。移動筒３の下端部には、圧子軸２の円錐部２ａの周囲と嵌合可能なように、上方に向かって内径が拡径する円錐受け３ｃが形成されている。また移動筒３の上端部には、上方から移動筒３に力が負荷される際に押圧力を受けるための負荷部３ｄが設けられている。負荷部３ｄは、円筒状に上方に突出するとともに、移動筒３からの力が負荷される二箇所の位置には、荷重受け部材３ｅが設けられている。この荷重受け部材３ｅは、移動筒３の中心軸（圧子軸２が内装される位置）を挟む２箇所において、荷重受け部材３ｅ，３ｅと圧子軸２とが移動筒３の径に相当する略直線上の位置に並ぶように設けられる。移動筒３は、大径部３ａにおいて、ダイヤフラムバネ等の板バネ５を介して圧子軸２の上部を支持するとともに、下端部の円錐受け３ｃにおいて圧子軸２の円錐部２ａ周囲を下方から支持するようになっている。
【００２１】
支持筒４は、移動筒３の小径部３ｂ周囲を囲むように備えられる。支持筒４と移動筒３との間には、上下二箇所に板バネであるダイヤフラムバネ６，６が略平行に設けられ、移動筒３はダイヤフラムバネ６，６を介して、軸方向に移動可能に支持筒４で支持されるようになっている。これら二つのダイヤフラムバネ６、６は軸方向に対して略垂直方向に位置して設けられている。
このダイヤフラムバネ６の中心部には、図３に示すように、移動筒３を取り付けることが可能な円孔６ａが形成されるとともに、外周６ｂは支持筒４の内周に取り付け可能な大きさに形成されている。円孔６ａと外周６ｂとの間は、ダイヤフラムバネ６の中心に対して点対称な形状となるよう板バネ部６ｃが形成され、円孔６ａ周囲と外周６ｂ部分とが、互いに上下方向に移動可能となるようになっている。
移動筒３が支持筒４に対して軸方向に移動する際には、平行に設けられたダイヤフラムバネ６，６により、移動筒３は支持筒４に対して殆ど傾斜することなく略軸方向に移動するようになっている。
【００２２】
一方、支持筒４の外周部には、周に沿って外方に突出するフランジ部４ａが設けられている。フランジ部４ａには、ネジ孔４ｂが形成されており、ネジＮを挿通させて硬さ試験機１００本体に支持筒４を固定することができるようになっている。支持筒４が硬さ試験機１００本体に固定されることにより、圧子軸ユニット１０は硬さ試験機１００本体に取り付けられる。
【００２３】
制御レバー２０は、図１および図４に示すように、レバー本体２１と、レバー本体２１の一方の端部に設けられる押圧部２２と、レバー本体２１の他方の端部に設けられるカム部２３と、により主に構成されている。
【００２４】
レバー本体２１は、回動可能となるように中心部が軸部２１ａにより軸支され、硬さ試験機１００本体内部に横方向に延在して設けられる。レバー本体２１の一方の端部２１ｂは、硬さ試験機１００に取り付けられる圧子軸ユニット１０の上方に達しており、圧子軸２の略直上の箇所には上下方向の孔２１ｃが形成されている。またレバー本体２１の他方の端部２１ｄには、ローラー２４が備えられている。
レバー本体２１のローラー２４の近傍には、図１に示すように、硬さ試験機１００本体に回転可能に軸支された楕円径の偏心カム２５が備えられている。偏心カム２５は、外周面においてレバー本体２１のローラー２４と当接しており、この偏心カム２５とローラー２４とでカム部２３が構成される。偏心カム２５が回転すると、当接するローラー２４が偏心カム２５の外周に沿って回転することにより、レバー本体２１は軸部２１ａを中心に回動して、端部２１ｂが弧を描きながら上下に移動するようになっている。
【００２５】
押圧部２２は、図１に示すように、レバー本体２１の一方の先端から両側方に延出し、その両端部がさらにレバー本体２１の軸部２１ａ方向に向かって延出した平面視略コの字型の支持部２２ａと、支持部２２ａの先端部にナット等で取り付けられる押圧部材２６、２６と、により形成されている。押圧部材２６，２６は、制御レバー２０が硬さ試験機１００に取り付けられた際、それぞれ圧子軸ユニット１０の荷重受け部材３ｅ，３ｅの上方に位置するようになっている。
【００２６】
圧子軸ユニット１０と、制御レバー２０との間には、中間部材４０が備えられている。中間部材４０は、図１に示すように、硬さ試験機本体１００ａに固定される端部部材４１と、端部部材４１の両端部のそれぞれから圧子軸ユニット１０の荷重受け部材３ｅ，３ｅの上方に延出する板バネ部４２，４２とを備えて構成されている。板バネ部４２，４２は、上下２枚の板バネ４２ａ，４２ａと、板バネ部４２先端部分に取り付けられる押圧部材４３，４３とで形成される。
板バネ部４２，４２において押圧部材４３，４３の取り付けられた部分は自由端部となっており、硬さ試験機１００本体に圧子軸ユニット１０が取り付けられた際、図２に示すように、押圧部材４３，４３が制御レバー２０の押圧部材２６，２６と、移動筒３の荷重受け部材３ｅ，３ｅとの間に位置するようになっている。
【００２７】
硬さ試験機１００本体内部においては、制御レバー２０が前述のようにカム部２３の回転動作により軸部２１ａを中心に回動して、端部２１ｂが上下に弧を描きながら回動すると、押圧部２２の押圧部材２６、２６が中間部材４０の板バネ４２ａ，４２ａの自由端部に位置する押圧部材４３，４３に上方から当接して下方の力を負荷し、さらに押圧部材４３，４３が移動筒３の荷重受け部材３ｅ，３ｅと当接して、移動筒３に下方の力を負荷する。
その際、中間部材４０の板バネ部４２が撓みながら移動筒３を押圧することにより、移動筒３には軸方向の力のみが負荷され、レバー本体２１先端部の円弧運動は板バネ部４２で吸収されるようになっている。
また、この回動において、押圧部２２は、移動筒３の中心軸（圧子軸２の位置）を挟む２箇所の荷重受け部材３ｅ，３ｅに対し、略同一の荷重および変異で力を負荷するようになっている。
【００２８】
錘部（図示略）は、硬さ試験機１００本体において、圧子軸ユニット１０上方の位置に備えられる。錘部下部からは、圧子軸２の上端部に対して下方向に所定の力を負荷するための荷重軸が突出しており、図２に仮想線で示すように、荷重軸の先端部３１は制御レバー２０のレバー本体２１の孔２１ｃを貫通して圧子軸２の上端部２ｂに当接し、所定の荷重を負荷するようになっている。
また荷重軸の先端部３１には、孔２１ｃの上方の位置にピン３２，３２が突設され、制御レバー２０に上方から当接するようになっている。制御レバー２０がカム部２３の回転により回動すると、制御レバー２０に当接するピン３２，３２が制御レバー２０の動きに伴って上下に移動し、それに従って錘部が上下に移動するようになっている。これらの錘部と、制御レバー２０と、カム部２３とにより、荷重負荷機構部が構成される。
【００２９】
また、硬さ試験機１００には、試料に形成させたくぼみを観察するための顕微鏡装置（図示略）が備えられている。そして、硬さ試験機１００本体には、上記の圧子軸ユニット１０と、顕微鏡用のレンズ筒とを、それぞれ複数取り付けることが可能となっている。
即ち、図２に示されている、圧子軸ユニット１０の支持筒４のフランジ部４ａがネジで固定される硬さ試験機１００本体の固定部１００ａは、略水平方向に回転可能となるように中心部が軸支されたターレットの一部であって、ターレットには、その回転軸の周囲に、圧子軸ユニット１０や、レンズ筒を取り付けるための取り付け孔が複数形成されている。
ターレットに複数の圧子軸ユニットと、レンズ筒とが取り付け可能となることによって、圧子１の種類が異なる圧子軸ユニット１０や、倍率の異なるレンズ筒を同時に硬さ試験機１００本体に備えることができる。そして、ターレットを回転させて所望の種類の圧子を有する圧子軸ユニットを錘部の下方に適宜配置させることによって、試料に対し種類の異なるくぼみ形成試験を容易に実施でき、またくぼみ形成後顕微鏡によるくぼみ観察を容易に行うことができるようになっている。
【００３０】
この硬さ試験機１００により、試料に対する硬さ試験を行う際には、所望の圧子１を備えた圧子軸ユニット１０を錘部下方の所定の位置に配置させるとともに、硬さ試験機１００本体において、圧子軸ユニット１０設置位置の下方に備えられている試料台（図示略）に試料を載置する。
そして、偏心カム２５の回転によって制御レバー２０を回動させ、押圧部２２で移動筒３の荷重受け部材３ｅ，３ｅを押圧するとともに、圧子軸２上端部を荷重負荷機構部で押圧させることにより、圧子１の先端が試料と当接する位置まで圧子軸２と移動筒３とを下降させる。
【００３１】
圧子１を試料に当接させた後、さらに制御レバー２０を回動させて、移動筒３を圧子軸２とともに下降させながら、錘部で圧子軸２に対し所定の荷重を負荷することにより、試料表面に圧子１によるくぼみを形成させる。
くぼみ形成後、制御レバー２０を荷重負荷時とは反対の方向に回動させ、押圧部２２と錘部の荷重軸とを上昇させる。それによって移動筒３を上方に移動させるとともに、移動筒３で支持される圧子軸２を上昇させ、圧子１を試料から離れさせる。
その後、ターレットを回転させて、所望の倍率の顕微鏡用レンズ筒を試料上方の所定の位置に配置させ、試料に形成させたくぼみを顕微鏡で観察し、くぼみの大きさ等所定の計測を行う。
【００３２】
以上の硬さ試験機１００によれば、圧子軸ユニット１０において、移動筒３が支持筒４に二つのダイヤフラムバネ６，６で支持されているので、移動筒３は支持筒４内部において、傾くことなく略軸方向に移動する。また、移動筒３の上端部の負荷部３ｄには、圧子軸２を挟む２箇所に荷重受け部材３ｅ，３ｅが設けられ、制御レバー２０の押圧部２２により負荷部３ｄの二箇所に略同一の荷重および変異で力が負荷されるので、移動筒３は、一箇所で押圧される場合に比べ、より軸方向に沿うように移動する。加えて、制御レバー２０と移動筒３との間には、中間部材４０が備えられていることにより、レバー本体２１の端部２１ｂが円弧状に回動しても、中間部材４０の板バネ部４２が撓みながら移動筒３の荷重負荷部３ｅを押圧することにより、レバー本体２１端部２１ｂの円弧状の動きは板バネ部４２の撓みによって吸収され、移動筒３には略軸方向の力が付加される。
【００３３】
従って、移動筒３は、制御レバー２０の回動で移動する際、支持筒４内部において、傾いたり円弧状に移動したりすることなく、略圧子軸２方向に上下に移動することができるので、移動筒３に支持される圧子軸２が傾いて試料に対する当接方向が変化したり、圧子軸２にヒステリシスが生じて、試料に形成されるくぼみに歪みやズレが生じることを抑えることができる。
また、移動筒３がダイヤフラムバネ６，６によって支持筒４に支持されるので、ボールベアリング構造に比べて隙間の管理が容易であり、煩雑な調整等を要することがなく製造やメンテナンスが容易である。
【００３４】
さらに、本発明の圧子軸ユニット１０は、硬さ試験機１００本体に複数の圧子軸ユニット１０を備えるターレット式の試験機に適用できるので、複数種類のくぼみ形成試験を続けて行うことができて、好適である。
加えて本発明を、微小硬さ試験のように、くぼみが極めて小さい試験に適用すれば、微小なくぼみをヒステリシスの発生を抑えて形成させることができるので好適である。
【００３５】
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、移動筒と支持筒との間に設けられるダイヤフラムバネは、２枚以上であってもよい。
また、制御レバーの押圧部材、および移動筒の負荷部に設けられる荷重受け部材の位置は、上記に限定されず、移動筒の上端部の円周において、制御レバーと略平行な径で隔てられる二つの円弧のそれぞれに少なくとも１箇所ずつ、合計２箇所以上設けるようにすればよい。押圧部材および荷重受け部材をそのように配することにより、移動筒を、一箇所のみで押し下げる場合よりも、より軸方向に沿うように移動させることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、移動筒と支持筒との間の少なくとも２箇所に、ダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより移動筒が支持筒に支持される。ダイヤフラムバネは、移動筒および支持筒の軸に対称な形状であって、且つ、移動軸と支持筒との間の少なくとも２箇所に介装されることにより、移動筒は支持筒に対して同軸的に支持され、また移動軸が支持筒に対して軸方向に移動する際、より軸方向に沿うように移動する。従って、移動筒が円弧状に移動することを防止できるので、試料に対するくぼみ形成において圧子軸を上下に移動させる際、ヒステリシスが発生したり、圧子が傾いたりすることを抑制できることとなって、試料に対しくぼみを適切に形成できる。また、ダイヤフラムバネは、ボールベアリングガイドのような煩雑な調整を要しないため、製造やメンテナンスが容易である。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部は、前記圧子軸を挟む少なくとも２箇所で移動筒を押圧するので、移動筒は、制御レバーの回動により、圧子軸を挟む少なくとも２箇所の位置に力が加えられて下降することにより、円弧状に移動することが抑制され、より直線的に下降する。従って、移動筒の下降に伴って発生するヒステリシスが抑制されるので、圧子軸が傾いたり、くぼみが歪んだりすることを防止できる。
【００３８】
請求項３に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部が圧子軸を挟む少なくとも２箇所に設けられるとともに、移動筒と支持筒との間の少なくとも２箇所にダイヤフラムバネが介装され、該ダイヤフラムバネにより移動筒が支持筒に支持されるので、移動筒が円弧状に移動することがより一層防止され、ヒステリシスが発生したり、圧子が傾いたりすることを抑制できることとなって、試料に対しくぼみを適切に形成できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、制御レバーの押圧部と圧子軸ユニットとの間には板バネを備える中間部材が設けられ、制御レバーが移動筒を押圧する方向に回動すると、中間部材の板バネが押圧されて撓みながら、中間部材が移動筒を略軸方向に押圧する。すなわち、制御レバーが回動してレバー本体の先端部が弧を描きながら移動筒を押圧しても、制御レバーの押圧部と移動筒との間において中間部材の板バネが撓むことにより円弧状の動きが吸収され、移動筒には板バネから略軸方向の力が負荷される。従って、従来移動筒の円弧状の移動で生じていたヒステリシスの発生がより抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した硬さ試験機において、圧子軸ユニットと、制御レバーとを示す斜視図である。
【図２】図１の圧子軸ユニットの一部断面（Ａ−Ａ’断面）を含む概略構成図である。
【図３】本発明における圧子軸ユニットにおいて、移動筒と支持筒との間に設けられるダイヤフラムバネの上面図である。
【図４】本発明の硬さ試験機における制御レバーの上面図である。
【図５】従来の硬さ試験機を示す一部断面を含む概略構成図である。
【図６】図５の硬さ試験機において、圧子軸ユニットを一部断面で示す構成図である。
【符号の説明】
１　圧子
２　圧子軸
３　移動筒
４　支持筒
６　ダイヤフラムバネ
１０　圧子軸ユニット
２０　制御レバー
２２　押圧部
２２ａ　支持部
２６　押圧部材
４０　中間部材
４２　板バネ部（板バネ）
４２ａ　板バネ
４３　押圧部材
１００　硬さ試験機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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