(57)【要約】【課題】材料試験機における荷重負荷機構において、より広いレンジの荷重を精度よく試料に作用させることを可能にする。【解決手段】荷重負荷機構部１０における、支持部１の回動軸１ａに回動自在に支持される荷重レバー２の一端部２ａに圧子３を備え、その荷重レバー２において回動軸１ａをはさみ、圧子３が備えられた側の他端に、回動軸１ａからの距離が異なる箇所にそれぞれ力発生部４を備える。そして、電流調整部６が各力発生部４に備えられた電磁コイル５に電流を供給することにより発生する電磁力に基づき、てこの原理を利用し、圧子３を対象物である試料に押圧する構成にした。【選択図】      図４
2004170257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁力を発生させる力発生部と、
支持部を支点に回動自在に支持され、前記力発生部で発生した電磁力を圧子に伝達するレバー部と、を有し、前記圧子が対象物を所定の荷重で押圧することに基づいて材料特性を評価する材料試験機における荷重負荷機構において、
前記力発生部を複数備えるとともに、各前記力発生部を、前記レバー部の前記支持部からの距離が異なる箇所にそれぞれ設けたことを特徴とする材料試験機における荷重負荷機構。
【請求項２】
請求項１に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の所定の位置からの変位を測定する変位測定手段と、
前記変位測定手段により測定された前記レバー部の変位に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部を所定の位置とするように制御する位置制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機における荷重負荷機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の移動速度を測定する移動速度測定手段と、
前記移動速度測定手段により測定された前記レバー部の移動速度に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部の移動速度を所定の速度とするように制御する移動速度制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機における荷重負荷機構。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動検出結果に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部の振動をうち消す電磁力を前記レバー部に作用させる制御を行う振動制御手段と、
を備えたことを特徴とする材料試験機における荷重負荷機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧子を対象物に対して所定の荷重で押圧することに基づいて対象物の材料特性を評価する材料試験機における荷重負荷機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レバーを揺動し、レバーに備えられた圧子により、試料表面に荷重を負荷することに基づいて、試料の材料特性を評価する材料試験機があり、特に、材料特性としての硬さを評価する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８５０５号公報
【０００４】
この硬さ試験機は、圧子を試料に所定の荷重で押し込んだ時の押し込み深さや生じた窪みの大きさを測定し、その荷重と測定した押し込み深さや窪みの大きさから硬さを算出したり、或いは算出したデータをグラフ化して材料の強度特性を解析する試験機である。
【０００５】
硬さ試験機において、圧子を試料に押し込むための荷重負荷機構には、重錘により荷重を負荷する方式、ばねの変形により生じる荷重を負荷する方式、或いは電磁力による荷重を負荷する方式など、様々な荷重負荷方式が利用されている。
例えば、図５に示される硬さ試験機の荷重負荷機構部５０は、電磁力による荷重負荷方式を利用するものであり、直流磁界が形成された隙間に配設された電磁コイル５５に電流を供給することにより電磁力を発生する力発生部５４と、力発生部５４（電磁コイル５５）に電流を供給する電流調整部５６と、力発生部５５において発生した電磁力により支持部５１の回動軸５１ａを支点に回動する荷重レバー５２と、この荷重レバー５２の自由端部に備えられ、荷重レバー５２の回動に伴い、試料を押圧する圧子５３等により構成されている。
【０００６】
電磁力は、電磁コイル５５に流す電流量を調整すること等により、例えば、１０ｎＮ（ナノニュートン）から０．４ＭＮ（メガニュートン）までの幅広い荷重を発生させることができる。
そして、この荷重負荷機構部５０において、電流調整部５６が力発生部５４（電磁コイル５５）に電流を供給して発生した電磁力に基づく力が、荷重レバー５２を介して圧子５３に伝達され、圧子５３に伝達された電磁力により、試料面を押圧することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記荷重負荷機構部５０において、幅広い荷重を精度よく発生させるため、電流調整部５６がその幅広い荷重に対応した電流を精度よく力発生部５４（電磁コイル５５）に供給することは、電流調整部５６の電流安定度及び分解能の点から困難であるという問題があった。
また、上記荷重負荷機構部５０においては、力発生部５４（電磁コイル５５）への電流調整のみで、荷重制御と荷重レバー５２の移動速度を調整しなければならず、荷重精度をコントロールすることが困難であるという問題があった。
更に、硬さ試験動作中の硬さ試験機に対し外部などからの振動が、荷重レバー５２や試料面に作用することにより、荷重精度に影響を及ぼすという問題もあった。
【０００８】
本発明の課題は、より広いレンジの荷重を精度よく試料に作用させることができる材料試験機における荷重負荷機構を提供することである。
【０００９】
【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、
電磁力を発生させる力発生部（例えば、力発生部４）と、
支持部（例えば、支持部１）を支点に回動自在に支持され、前記力発生部で発生した電磁力を圧子（例えば、圧子３）に伝達するレバー部（例えば、荷重レバー２）と、を有し、前記圧子が対象物を所定の荷重で押圧することに基づいて材料特性を評価する材料試験機における荷重負荷機構（例えば、荷重負荷機構部１０）において、
前記力発生部を複数備えるとともに、各前記力発生部を、前記レバー部の前記支持部からの距離が異なる箇所にそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、材料試験機における荷重負荷機構は、複数の力発生部を備えているので、それら力発生部がそれぞれ発生させる電磁力を組み合わせることにより、電磁力量を調整することができる。また、それら力発生部がそれぞれ発生させる電磁力にそれぞれ使役を分担させることで、様々な用途の力として利用することができる。
特に、それら力発生部は、支持部を支点に回動自在に支持されるレバーにおいて、支持部からの距離が異なる箇所にそれぞれ設けられているので、力発生部で発生した電磁力を、レバー部を介して圧子に伝達する際に、力発生部が設けられた支持部からの距離に応じ、てこの原理を利用した電磁力の伝達を行うことができる。
よって、圧子に伝達される電磁力に基づく荷重を、より広いレンジで精度よく制御することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の所定の位置からの変位を測定する変位測定手段（例えば、変位検出部９）と、
前記変位測定手段により測定された前記レバー部の変位に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部を所定の位置とするように制御する位置制御手段（例えば、制御部７）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、変位測定手段により測定されたレバー部の変位に基づいて、位置制御手段が、レバー部が所定の位置となるように制御することができるので、レバー部における荷重制御とともに、位置制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の移動速度を測定する移動速度測定手段（例えば、速度検出部８）と、
前記移動速度測定手段により測定された前記レバー部の移動速度に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部の移動速度を所定の速度とするように制御する移動速度制御手段（例えば、制御部７）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２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、特に、移動速度測定手段により測定されたレバー部の移動速度に基づいて、移動速度制御手段が、レバー部の移動速度を所定の速度とするように制御することができるので、レバー部における荷重制御とともに、速度制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の材料試験機における荷重負荷機構において、
前記レバー部の振動を検出する振動検出手段（例えば、振動検出部１１）と、前記振動検出手段により検出された振動検出結果に基づいて、複数の前記力発生部のうち少なくとも一つに対して、前記レバー部の振動をうち消す電磁力を前記レバー部に作用させる制御を行う振動制御手段（例えば、制御部７）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４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、特に、振動検出手段により検出された振動検出結果に基づいて、振動制御手段がレバー部の振動をうち消す電磁力をレバー部に作用させる制御を行うことができるので、レバー部における荷重制御とともに、振動制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【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詳細に説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態における材料試験機の荷重負荷機構部を模式的に示した図である。
図１に示される材料試験機の荷重負荷機構部１０は、支持部１に設けられた回動軸１ａに回動自在に支持されるレバー部である荷重レバー２と、荷重レバー２の一端部２ａに備えられた圧子３と、荷重レバー２において回動軸１ａをはさみ、圧子３が備えられた側と反対側に備えられた複数の力発生部４と、各力発生部４に備えられた電磁コイル５に電流を供給する電流調整部６と、この電流調整部６に荷重制御信号を出力する制御部７等を備えている。
【００１８】
圧子３は、例えば、四角錐圧子、三角錐圧子であり、荷重レバー２の回動動作に伴い、対象物である試料の試料面に押圧されることにより、試料面に窪みを形成する。
【００１９】
力発生部４は、直流磁界が形成された隙間に配設された電磁コイル５に電流を供給することによって電磁力を発生させるものであり、この電磁力は電流調整部６から供給される電流量により制御される。
各力発生部４・・・は、荷重レバー２の支持部１（回動軸１ａ）を挟んで圧子３と反対側に、回動軸１ａからの距離が異なる箇所にそれぞれ設けられている。より具体的には、それら各力発生部４・・・が設けられた位置が回動軸１ａに近い側から、力発生部４ａ、力発生部４ｂ、力発生部４ｃとする。力発生部４ａ、力発生部４ｂ、力発生部４ｃに対し、電流調整部６がそれぞれ電流を供給した場合、各力発生部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）における各電磁コイル５においてそれぞれ電磁力が発生し、その電磁力に伴う力は荷重レバー２を動作させるとともに、荷重レバー２を介して圧子３に伝達される。
【００２０】
電流調整部６は、各力発生部４・・・の電磁コイル５に供給する電流を出力する駆動電源と、出力する電流量を調整可能なアンプ等により構成されており、後述する制御部７からの荷重制御信号に基づき、圧子３が試料を所定の荷重で押圧する力となる電磁力を発生させるための電流を電磁コイル５（力発生部４）に出力する制御を行う。
制御部７は、例えば、設定された所定の荷重が圧子３を介して試料に負荷されるように、設定された荷重に最も適した力発生部４、或いはその各力発生部４・・・の組み合わせを決定し、決定した力発生部４に電磁力を発生させるための荷重制御信号を生成し、該荷重制御信号を電流調整部６に出力する。
【００２１】
次に、荷重負荷機構部１０における圧子３が、試料に対し荷重を負荷する動作について説明する。
荷重負荷機構部１０において、制御部７から荷重制御信号が電流調整部６に出力されると、電流調整部６はその荷重制御信号に基づく電流を、荷重制御信号により指定された力発生部４に供給する。
【００２２】
ここで、各力発生部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）において発生した電磁力が同じであったとしても、その電磁力に基づき圧子３が試料を押圧する荷重は、いわゆる「てこの原理」により異なる。即ち、同じ電磁力の場合、「支点」となる回動軸１ａからより離れた位置に「力点」となる力発生部４を備えた方が、「作用点」となる圧子３において、より大きな荷重を発生させることができる。
【００２３】
具体的には、荷重レバー２において、例えば、ある位置に備えられた力発生部４と、この力発生部４よりも回動軸１ａからの距離が１０倍離れた位置に備えられた力発生部４とでは、それぞれの力発生部４（電磁コイル５）に同じ電流を供給した場合に、圧子が試料を押圧する荷重は単純に約１０倍異なる。
【００２４】
従って、荷重負荷機構部１０の荷重レバー２において、回動軸１ａからの距離が異なる位置に備えられた複数の力発生部４から最適な力発生部４を選択したり、組み合わせたりするとともに、それぞれの力発生部４に供給する電流を調整することにより、荷重負荷機構部１０は、荷重負荷機構部１０が出力可能な広い荷重レンジから所望する荷重をより効率よく、且つ精度よく出力することができる。
つまり、精度よく所望する荷重を出力する場合に、１つの力発生部４に対し、その荷重に対応した電流量を供給することに比べ、本発明の荷重負荷機構部１０のように、力発生部４を、荷重レバー２の支持部１からの距離が異なる位置に複数が備え、ある範囲の荷重を出力しやすい力発生部４を選択し或いは組み合わせることにより、所望する荷重を精度よく調整することができる。
よって、圧子３は試料に対し、精度よく荷重を負荷することができる。
【００２５】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の箇所の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態における材料試験機の荷重負荷機構部を模式的に示した図である。
【００２６】
図２に示される材料試験機の荷重負荷機構部２０は、支持部１に設けられた回動軸１ａに支持される荷重レバー２と、荷重レバー２の一端部２ａに備えられた圧子３と、荷重レバー２において回動軸１ａをはさみ、圧子３が備えられた側と反対側に備えられた複数の力発生部４と、各力発生部４に備えられた電磁コイル５に電流を供給する複数の電流調整部６と、これら電流調整部６に各種制御信号を出力する制御部７と、移動速度測定手段である速度検出部８と、変位測定手段である変位検出部９等を備えている。
速度検出部８は、例えば、コンデンサの静電容量変化により荷重レバー２の速度の変化を検出し、検出した結果を後述する制御部７に出力する。
変位検出部９は、例えば、荷重レバー２の所定の位置と、試料面との相対的な変位を検出し、検出した結果を後述する制御部７に出力する。
【００２７】
電流調整部６は、各力発生部４・・・の電磁コイル５に供給する電流を出力する駆動電源と、出力する電流量を調整可能なアンプ等により構成されており、後述する制御部７からの各種制御信号に応じ、力発生部４（電磁コイル５）が所定の電磁力を発生するための電流を出力する。
電流調整部６は、例えば、荷重電流調整部６ａ、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ等から構成されており、荷重電流調整部６ａ、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃはそれぞれ力発生部４ｄ、力発生部４ｅ、力発生部４ｆと接続している。
【００２８】
荷重電流調整部６ａは、後述する制御部７からの荷重制御信号に基づき、圧子３が試料を所定の荷重で押圧するように、圧子３が備えられた荷重レバー２を回動させる主動作を行うための電磁力を力発生部４ｄが発生するための電流を出力し、荷重レバー２における荷重制御を行う。
速度電流調整部６ｂは、後述する制御部７からの速度制御信号に基づき、荷重レバー２を所定の速度で移動させるための動力となる電磁力を力発生部４ｅが発生するための電流を出力し、荷重レバー２における速度制御を行う。
変位電流調整部６ｃは、後述する制御部７からの変位制御信号に基づき、待機状態であり停止した荷重レバー２を水平位置に保つための動力となる電磁力を力発生部４ｆが発生するための電流を出力し、荷重レバー２の待機位置制御を行う。
【００２９】
制御部７は、例えば、設定された所定の荷重により圧子３が試料を押圧するように、荷重レバー２の回動動作を制御するための荷重制御信号を生成し、荷重電流調整部６ａに出力する。
また、制御部７は、移動速度制御手段として、速度検出部８が検出した荷重レバー２の速度に基づいて、荷重レバー２の回動速度が所定の速度となるように、荷重レバー２の移動速度を制御するために速度制御信号を速度電流調整部６ｂに出力する。
また、制御部７は、位置制御手段として、変位検出部９が検出した荷重レバー２と試料との相対的変位量に基づいて、荷重レバー２を水平位置に保つための変位制御信号を変位電流調整部６ｃに出力する。
【００３０】
次に、荷重負荷機構部２０における圧子３が、試料に対し荷重を負荷する動作について説明する。
荷重負荷機構部２０は、まず、制御部７から出力された荷重制御信号に基づき、荷重負荷機構部２０における荷重電流調整部６ａが、荷重レバー２が所定の主動作である回動を行うための動力となる所定の電磁力を力発生部４ｄが発生するように電流を供給する。
そして、この力発生部４ｄが電流の供給に伴い発生した所定の電磁力を動力として、圧子３が試料を所定の荷重で押圧する。
【００３１】
そして、荷重レバー２が回動動作を行う際、速度検出部８が検出したその荷重レバー２の速度に基づいて、制御部７が荷重レバー２の回動速度が所定の速度になるよう出力する速度制御信号に基づき、速度電流調整部６ｂが力発生部４ｅに電流を供給する。この供給された電流に基づき、力発生部４ｅが発生した電磁力が、荷重レバー２の回動速度を制御する動力となり、荷重レバー２の回動速度が所定の速度に制御される。
【００３２】
また、荷重負荷機構部２０における、荷重レバー２が回動動作を行わず、次の荷重制御信号が制御部７から出力されるまでの待機状態等において、変位検出部９が検出したその荷重レバー２の所定の位置と、試料面との相対的な変位に基づいて、制御部７が荷重レバー２を水平位置に保つために出力する変位制御信号に基づき、変位電流調整部６ｃが力発生部４ｆに電流を供給する。この供給された電流に基づき、力発生部４ｆが発生した電磁力が、荷重レバー２を水平位置に保つよう制御する動力となり、荷重レバー２が常に所定の回動動作を行うための初期状態が一定となるように待機位置に停止制御される。
【００３３】
このように、荷重負荷機構部２０に備えられた複数の力発生部４により発生され、荷重レバー２を動作させる動力となる電磁力に対しそれぞれ、圧子３を試料に押圧するように荷重レバー２を移動させる主動作のための電磁力、荷重レバー２を所定の速度で移動させるようにするための動力となる電磁力、荷重レバー２を待機状態として水平位置に保つための動力となる電磁力、のように動作分担させることにより、より精密に荷重レバー２の移動動作を行うことができる。
よって、荷重負荷機構部２０は、その荷重レバー２の移動動作によって試料に対し、より精度の高い荷重負荷を行うことができる。
【００３４】
特に、それぞれの力発生部４（力発生部４ｄ、力発生部４ｅ、力発生部４ｆ）に接続され、電磁力を発生するための電流を供給する各電流調整部６（荷重電流調整部６ａ、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ）がその力発生部４の動作分担に応じて、個々に備えられ、それぞれの動作に使用する電流の用途が独立しているので、それぞれの電流調整部６の電流は、他の電流調整部６の動作に依存しないので、安定したものとなる。
【００３５】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同様の箇所の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図３は、本発明の第３の実施の形態における材料試験機の荷重負荷機構部を模式的に示した図である。
【００３６】
図３に示される材料試験機の荷重負荷機構部３０は、支持部１に設けられた回動軸１ａに支持される荷重レバー２と、荷重レバー２の一端部２ａに備えられた圧子３と、荷重レバー２において回動軸１ａをはさみ、圧子３が備えられた側と反対側に備えられた複数の力発生部４と、各力発生部４に備えられた電磁コイル５に電流を供給する複数の電流調整部６と、これら電流調整部６に各種制御信号を出力する制御部７と、振動検出手段である振動検出部１１等を備えている。
振動検出部１１は、例えば、加速度計等により構成される振動計であり、試料面における振動を検出する振動検出部１１ａと、荷重レバー２における振動を検出する振動検出部１１ｂとが備えられている。振動検出部１１ａと、振動検出部１１ｂとは、それぞれ試料面における振動と、荷重レバー２における振動を検出し、検出した結果を後述する制御部７に出力する。
【００３７】
電流調整部６は、各力発生部４・・・の電磁コイル５に供給する電流を出力する駆動電源と、出力する電流量を調整可能なアンプ等により構成されており、後述する制御部７からの各種制御信号に応じ、力発生部４（電磁コイル５）が所定の電磁力を発生するための電流を出力する。
電流調整部６は、例えば、荷重電流調整部６ａ、振動電流調整部６ｄ等から構成されており、荷重電流調整部６ａ、振動電流調整部６ｄはそれぞれ力発生部４ｄ、力発生部４ｇと接続している。
【００３８】
振動電流調整部６ｄは、後述する制御部７からの振動制御信号に基づき、荷重レバー２の振動に伴う変位を相殺し、うち消すための動力となる電磁力を力発生部４ｇが発生するための電流を出力する。
制御部７は、振動制御手段として、振動検出部１１が検出した試料面における振動と、荷重レバー２における振動とに基づいて、圧子３を試料に対し押圧する主動作時における荷重レバー２の所定の移動に伴う振動が発生しないように制御するための振動制御信号を振動電流調整部６ｄに出力する。
【００３９】
次に、荷重負荷機構部３０における圧子３が、試料に対し荷重を負荷する動作について説明する。
荷重負荷機構部３０は、まず、制御部７から出力された荷重制御信号に基づき、荷重負荷機構部３０における荷重電流調整部６ａが、荷重レバー２が所定の主動作である回動を行うための動力となる所定の電磁力を力発生部４ｄが発生するように電流を供給する。
そして、この力発生部４ｄが電流の供給に伴い発生した所定の電磁力を動力として、圧子３が試料を所定の荷重で押圧するように、荷重レバー２は回動動作を行う。
【００４０】
そして、荷重レバー２が回動動作を行う際、振動検出部１１が検出したその荷重レバー２における振動と、試料面における振動に基づいて、制御部７が圧子３を試料に対し押圧する主動作時における荷重レバー２の振動を抑制したり、試料面の振動をうち消すように振動させるための振動制御信号に基づき、振動電流調整部６ｄが力発生部４ｇに電流を供給する。この供給された電流に基づき、力発生部４ｇが発生した電磁力が、荷重レバー２等における振動などによる変位をうち消すための動力となり、荷重レバー２の回動が所定の回動となるように制御される。
【００４１】
具体的には、荷重負荷機構部３０において、荷重レバー２が所定の移動動作を行う際に、材料試験機に外部などからの影響により振動が生じた場合、その振動は材料試験機に備えられた荷重負荷機構部３０にも伝達されることになる。
そして、その振動が荷重レバー２及び試料に作用すると、振動の加速度成分が荷重レバー２及び試料に加わってしまい、荷重レバー２が圧子３を試料に対し押圧する際の荷重が増減する影響が生じてしまうことがある。そのため、このような際に、振動検出部１１が検出した振動等に基づいて、制御部７から出力される振動制御信号に基づき、荷重レバー２の所定の移動に伴う変位以外の変位をうち消すための動力となる電磁力を力発生部４ｇが発生するように、振動電流調整部６ｄが力発生部４ｇに電流を供給し、荷重レバー２と試料間に生ずる振動の作用をうち消す制御を行う。
なお、このような外部からの振動の加速度による影響は、荷重量の変化ばかりでなく、荷重レバー２の回動速度にも影響を及ぼす場合がある。このような場合は、振動電流調整部６ｄばかりでなく、前述の速度電流調整部６ｂによる速度制御によっても制御可能である。
【００４２】
このように、荷重負荷機構部３０において、荷重電流調整部６ａが出力する電流に基づいて、力発生部４ｄが発生する電磁力に基づき、圧子３が試料を所定の荷重で押圧するように、圧子３が備えられた荷重レバー２を回動させる主動作を行うとともに、荷重負荷機構部３０に作用した振動による影響を、振動電流調整部６ｄが出力する電流に基づき、力発生部４ｇが出力する電磁力がその振動の作用をうち消すことができるので、より精密に荷重レバー２の移動動作を行うことができる。
よって、荷重負荷機構部３０は、その荷重レバー２の移動動作によって試料に対し、より精度の高い荷重負荷を行うことができる。
【００４３】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１から第３の実施の形態と同様の箇所の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図４は、本発明の第４の実施の形態における材料試験機の荷重負荷機構部を模式的に示した図である。
【００４４】
図４に示される材料試験機の荷重負荷機構部４０は、支持部１に設けられた回動軸１ａに支持される荷重レバー２と、荷重レバー２の一端部２ａに備えられた圧子３と、荷重レバー２において回動軸１ａをはさみ、圧子３が備えられた側と反対側に備えられた複数の力発生部４と、各力発生部４に備えられた電磁コイル５に電流を供給する複数の電流調整部６と、これら電流調整部６に各種制御信号を出力する制御部７と、速度検出部８と、変位検出部９と、振動検出部１１等を備えている。
【００４５】
電流調整部６は、例えば、荷重電流調整部６ａ、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ、振動電流調整部６ｄ等から構成されており、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ、振動電流調整部６ｄはそれぞれ力発生部４ｅ、力発生部４ｆ、力発生部４ｇと接続している。また、荷重電流調整部６ａは、力発生部４ａ、力発生部４ｂ、力発生部４ｃと接続している。
【００４６】
荷重負荷機構部４０においては、荷重負荷機構部４０に備えられた複数の力発生部４により発生された電磁力に対しそれぞれ、圧子３を試料に押圧するように荷重レバー２を回動させる主動作のための電磁力、荷重レバー２を所定の速度で移動させるようにするための動力となる電磁力、荷重レバー２を待機状態として水平位置に保つための動力となる電磁力、荷重レバー２等に作用する振動の影響をうち消すための動力となる電磁力等のように、各力発生部４・・・の動作を分担させることにより、より精密に荷重レバー２の移動動作を行うことができる。
特に、圧子３を試料に押圧するための主動作として荷重レバー２を回動させる電磁力を発生する力発生部４・・・は、回動軸１ａからの距離が異なる箇所に設けられた力発生部４ａ、力発生部４ｂ、力発生部４ｃであり、これら力発生部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）が「てこの原理」を利用しつつ、所定の荷重を出力するために最適な力発生部４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の組み合わせを行うことなどにより、様々な荷重をより効率よく、且つ精度よく出力することができる。
よって、荷重負荷機構部４０は、その荷重レバー２の移動動作によって試料に対し、より精度の高い荷重負荷を行うことができる。
【００４７】
なお、以上の実施の形態においては、荷重レバー２が主動作を行うための動力となる電磁力を力発生部４ａ，４ｂ，４ｃが発生するために電流を供給する電流調整部６（荷重電流調整部６ａ）は、力発生部４ａ，４ｂ，４ｃ共通のものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、力発生部４ａ，４ｂ，４ｃそれぞれにひとつずつ電流調整部６（荷重電流調整部６ａ）を備える構成であってもよい。
また、以上の実施の形態において、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ、振動電流調整部６ｄには、それぞれひとつの力発生部４（４ｅ、４ｆ、４ｇ）が接続される構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、速度電流調整部６ｂ、変位電流調整部６ｃ、振動電流調整部６ｄにそれぞれ複数の力発生部４が備えられ、それら複数の力発生部４により、圧子３を試料に押圧するように荷重レバー２を移動させる主動作の妨げとなる作用をうち消す制御を行ってもよい。
また、力発生部４が発生する電磁力は、荷重レバー２を押し出す方向の力と、荷重レバー２を引き付ける方向の力の何れでもよい。
また、各力発生部４を備える位置等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、材料試験機における荷重負荷機構は、複数の力発生部を備えているので、それら力発生部がそれぞれ発生させる電磁力を組み合わせることにより、電磁力量を調整することができる。また、それら力発生部がそれぞれ発生させる電磁力にそれぞれ使役を分担させることで、様々な用途の力として利用することができる。
特に、それら力発生部は、支持部を支点に回動自在に支持されるレバーにおいて、支持部からの距離が異なる箇所にそれぞれ設けられているので、力発生部で発生した電磁力を、レバー部を介して圧子に伝達する際に、力発生部が設けられた支持部からの距離に応じ、てこの原理を利用した電磁力の伝達を行うことができる。
よって、圧子に伝達される電磁力に基づく荷重を、より広いレンジで精度よく制御することができる。
【００４９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、変位測定手段により測定されたレバー部の変位に基づいて、位置制御手段が、レバー部が所定の位置となるように制御することができるので、レバー部における荷重制御とともに、位置制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２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、特に、移動速度測定手段により測定されたレバー部の移動速度に基づいて、移動速度制御手段が、レバー部の移動速度を所定の速度とするように制御することができるので、レバー部における荷重制御とともに、速度制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【００５１】
請求項４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、特に、振動検出手段により検出された振動検出結果に基づいて、振動制御手段がレバー部の振動をうち消す電磁力をレバー部に作用させる制御を行うことができるので、レバー部における荷重制御とともに、振動制御を行うことができる。
よって、材料試験機における荷重負荷機構は、より高い精度の荷重で、圧子を対象物に押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における荷重負荷機構部の構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における荷重負荷機構部の構成を示した模式図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における荷重負荷機構部の構成を示した模式図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における荷重負荷機構部の構成を示した模式図である。
【図５】従来の荷重負荷機構部の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
１      支持部
１ａ    回動軸
２      荷重レバー
３      圧子
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ）  力発生部
５      電磁コイル
６      電流調整部
６ａ    荷重電流調整部
６ｂ    速度電流調整部
６ｃ    変位電流調整部
６ｄ    振動電流調整部
７      制御部（位置制御手段、移動速度制御手段、振動制御手段）
８      速度検出部（移動速度測定手段）
９      変位検出部（変位測定手段）
１１（１１ａ、１１ｂ）  振動検出部（振動検出手段）
１０，２０，３０，４０  荷重負荷機構部
【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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