(57)【要約】【課題】一定の押し付け力で試料を試料台に固定すること。【解決手段】試料（Ｓ）を載せる試料台（１４）と、一端部が試料台に載せた試料の上面より低い位置で固定され、他端部が試料台に載せた試料の上面より低く、且つ所定位置に位置することにより試料台に載せた試料を試料台とで挟んで固定する可撓性部材（１７）と、を備える試料固定装置（１０）であって、可撓性部材の他端部を所定位置に向けて付勢する付勢手段（１５）を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載せる試料台と、一端部が前記試料台に載せた試料の上面より低い位置で固定され、他端部が前記試料台に載せた試料の上面より低く、且つ所定位置に位置することにより前記試料台に載せた試料を前記試料台とで挟んで固定する可撓性部材と、を備える試料固定装置であって、
前記可撓性部材の他端部を前記所定位置に向けて付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする試料固定装置。
【請求項２】
前記付勢手段が前記可撓性部材を付勢する方向と反対方向に前記付勢手段を押圧する押圧手段を設けた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】
前記付勢手段は、板バネであることを特徴とする請求項１又は２に記載の試料固定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料固定装置を備える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、薄板状の試料の硬さ試験を行う微小硬さ試験機が知られている。このような微小硬さ試験機の試料固定装置には、試料を載せる部分に静電気を帯電させて試料を確実に固定するものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、図５に示すように、他の試料固定装置１２０として、試料Ｐを試料台１０１に載せて固定する場合に、ステンレス箔等の金属箔１０２によって試料Ｐを試料台１０１に押さえ付けるようなものもある。金属箔１０２は、一端部が第１支持部材１０３の上端部に固定され、他端部が基台１０４上を移動可能で、第１支持部材１０３に対向する位置に設けられた第２支持部材１０５の上端部に取り付けられている。また、第２支持部材１０５には、第２支持部材１０５の移動方向に沿って延びるねじ部材１０６の一端部が取り付けられている。ねじ部材１０６は、基台１０４の所定位置に固定された第３支持部材１０７に螺合されており、ねじ部材１０６を回転させることにより、ねじ部材１０６が第２支持部材１０５を押引して基台１０４上を図５の左右方向に移動させることができるようになっている。
ここで、金属箔１０２は、第２支持部材１０５を図５の左方向に移動させることにより、試料Ｐを押さえ付ける緊張状態となり、第２支持部材１０５を図５の右方向に移動させることにより、試料Ｐの押さえ付けを解放する弛緩状態になる。
【特許文献１】特開２０００−３４６７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、微小硬さ試験においては、試料Ｐ自体の形状が崩れやすいもの、例えば、錠剤、活性炭等の試験を行う場合がある。これらの試料Ｐも金属箔１０２により試料台１０１に固定するが、ねじ部材１０６の締め加減を誤ると、金属箔１０２の押し付け力によって試料Ｐが破壊されてしまうため、ねじ部材１０６の締め加減を最適に調節することが困難であった。また、試料Ｐが超軟質材料である場合には、金属箔１０２の押し付け力によって試料Ｐの機械的物性値が変化してしまうため、ねじ部材１０６の締め加減を最適に調節することが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、一定の押し付け力で試料を試料台に固定することができ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、例えば、図１〜図４に示すように、試料（例えば、試料Ｓ）を載せる試料台（例えば、試料台１４）と、一端部が前記試料台に載せた試料の上面より低い位置で固定され、他端部が前記試料台に載せた試料の上面より低く、且つ所定位置に位置することにより前記試料台に載せた試料を前記試料台とで挟んで固定する可撓性部材（例えば、金属箔１７）と、を備える試料固定装置（例えば、試料固定装置１０）であって、前記可撓性部材の他端部を前記所定位置に向けて付勢する付勢手段（例えば、板バネ１５）を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１に記載の試料固定装置において、前記付勢手段が前記可撓性部材を付勢する方向と反対方向に前記付勢手段を押圧する押圧手段（例えば、板バネ押圧部材１６）を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、例えば、図１〜図４に示すように、請求項１又は２に記載の試料固定装置において、前記付勢手段は、板バネであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、例えば、図１に示すように、硬さ試験機（例えば、微小硬さ試験機１００）であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料固定装置（例えば、試料固定装置１０）を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、可撓性部材に対して付勢手段の付勢力が作用する方向と逆の方向に力を加えることにより、可撓性部材の他端部は所定位置から遠ざかる方向に移動し、可撓性部材による試料台の上面に向けて作用する押し付け力が解放される。そして、試料台に試料を載せ、可撓性部材の他端部に加えている力を解放すると、付勢手段の付勢力により、可撓性部材の他端部は所定位置に戻される。可撓性部材の他端部が所定位置に戻されると、試料台の上面に向けて可撓性部材による押し付け力が作用する。これにより、試料台の上面に載せられた試料は試料台と可撓性部材とで挟み込まれ、試料台に固定される。よって、可撓性部材の他端部は、常に所定位置に位置するように付勢されるので、一定の押し付け力で試料を試料台に固定することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、押圧手段を設けることにより、付勢手段による可撓性部材への付勢力を容易に解放することができる。よって、可撓性部材による試料台の上面に向けて作用する押し付け力を容易に解放することができ、試料台に試料を載せる際の操作を容易に行うことができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、付勢手段を板バネで構成することにより、簡易かつ丈夫な構造とすることができ、生産コストの低減を図ることができるとともに、長寿命化を図ることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、試料固定装置を備えるので、試料自体の形状が崩れやすいものであっても、一定の押し付け力で試料を試料台に固定することができ、精度の高い硬さ試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、微小硬さ試験機を例に挙げて説明する。
図１に示すように、微小硬さ試験機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に形成された圧痕を観察し、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、当該微小硬さ試験機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、微小硬さ試験機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、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成され、撮像部２により撮像された圧痕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。
【００１４】
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２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の一端部の上面に立設された第１支持部材１２と、基台１１の他端部の上面に立設された第２支持部材１３と、基台１１のほぼ中央上面に設けられ、試料Ｓを載せる試料台１４と、基台１１の上面のうち第２支持部材１３と試料台１４との間の位置（所定位置）に設けられた付勢手段としての弾性体、例えば、板バネ１５と、第２支持部材１３に移動可能に支持され、一端部が板バネ１５に取り付けられた押圧手段としての板バネ押圧部材１６と、一端部が第１支持部材１２の上端部に取り付けられ、他端部が板バネ１５の上端部に取り付けられた可撓性部材としての金属箔１７とが設けられている。
【００１５】
試料台１４の上部は、上端に向かって横断面が小さくなるような傾斜面が形成されており、金属箔１７に沿うような形状とされている。これにより、金属箔１７が試料台１４の上端部に引っ掛からないようになっている。
板バネ１５は、金属箔１７の他端部を図２の左方向に付勢した状態で基台１１上に設けられており、板バネ押圧部材１６を押す、すなわち、板バネ押圧部材１６を図２の右方向に移動させることにより、板バネ１５は撓むようになっている。また、板バネ押圧部材１６の動作をやめることにより、板バネ１５は弾性力によって元の位置に戻るようになっている。
【００１６】
金属箔１７は、例えば、ステンレス箔からなり、板バネ１５によって図２の左方向に付勢された状態で板バネ１５に取り付けられている。そのため、金属箔１７には、板バネ１５を変形させない限り、試料台１４を押さえ付ける力が作用している。この押し付け力により、試料台１４に載せられた試料Ｓが固定される機構となっている。すなわち、金属箔１７は、板バネ押圧部材１６を動かさない場合には、試料Ｓを押さえ付ける緊張状態（図２の状態）となり、板バネ押圧部材１６を図２の右方向に動かすことにより、試料Ｓの押さえ付けを解放する弛緩状態（図４の状態）となる。
また、図３に示すように、金属箔１７のほぼ中央部分、具体的には、試料Ｓを固定する際に試料Ｓに接触する部分には、試験孔１７ａ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１７に接触することなく、試料Ｓの上面に確実に圧痕を形成することができる。
【００１７】
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２及び図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２の状態において、板バネ押圧部材１６を図２の右方向に押すことにより、板バネ１５を撓ませる。板バネ１５が撓むと、板バネ１５の上端部に取り付けられた金属箔１７の他端部は、図２の右方向に移動するため、金属箔１７は、図４に示すように、試料台１４を押さえ付ける緊張状態から試料台１４を押さえ付けない解放状態に変わる。金属箔１７を解放状態にした後、板バネ押圧部材１６を現状の位置に保持した状態で試料Ｓを試料台１４の上面に載せ、その後、板バネ押圧部材１６の保持を解放する。すると、板バネ１５は、弾性力により元の位置に戻り、金属箔１７の他端部も板バネ１５の弾性力に付勢されて元の位置に戻る。これにより、金属箔１７は、再び試料台１４を押さえ付ける緊張状態になり、試料台１４の上面に載せられた試料Ｓも金属箔１７によって押さえ付けられる。このようにして、試料Ｓを試料固定装置１０に固定させる。
【００１８】
本発明に係る微小硬さ試験機１００によれば、金属箔１７の他端部に対して板バネ１５の付勢力が作用する方向と逆の方向に付勢力以上の力を加えることにより、金属箔１７の他端部は所定位置から遠ざかる方向に移動し、金属箔１７による試料台１４の上面に向けて作用する押し付け力が解放される。そして、試料台１４に試料Ｓを載せ、金属箔１７の他端部に加えている力を解放すると、板バネ１５の付勢力により、金属箔１７の他端部は所定位置に戻される。金属箔１７の他端部が所定位置に戻されると、試料台１４の上面に向けて金属箔１７による押し付け力が作用する。これにより、試料台１４の上面に載せられた試料Ｓは試料台１４と金属箔１７とで挟み込まれ、試料台１４に固定される。よって、金属箔１７の他端部は、常に所定位置に位置するように付勢されるので、一定の押し付け力で試料を試料台１４に固定することができる。
【００１９】
また、板バネ押圧部材１６を設けることにより、板バネ１５による金属箔１７への付勢力を容易に解放することができる。よって、金属箔１７による試料台１４の上面に向けて作用する押し付け力を容易に解放することができ、試料台１４に試料Ｓを載せる際の操作を容易に行うことができる。
【００２０】
さらに、付勢手段として板バネ１５を用いたので、簡易かつ丈夫な構造とすることができ、生産コストの低減を図ることができるとともに、試料固定装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００２１】
また、金属箔１７に試験孔１７ａを設けて、試料Ｓの試験箇所以外の上面を覆うように構成したので、試料Ｓの上面のほぼ全域を金属箔１７で押さえ付けることができるので、試料Ｓを安定して固定することができる。また、試料Ｓの試験箇所以外の上面を覆うように構成することにより、試料Ｓの上面にかかる圧力を分散させることができるので、試料Ｓが崩れることを防止することができる。
【００２２】
さらに、金属箔１７を用いて試料Ｓを試料台１４上に固定しているため、金属箔１７が試料Ｓ上方の空間をほとんど占有することがなく、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、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。
【００２３】
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、付勢手段として板バネ１５を用いたが、金属箔１７の他端部に付勢力を付与できるものであればその種類を問わない。具体的には、押しバネ、引きバネ、ねじりバネ、皿バネ、ぜんまいバネ等であってもよい。また、可撓性部材として金属箔１７を用いたが、板バネ１５の付勢力によって変形しない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。さらに、第２支持部材１３と板バネ押圧部材１６のそれぞれに互いに係合可能な係合部材を設け、板バネ押圧部材１６を押して試料Ｓを試料台１４上に載せる際に、互いの係合部材を係合させて板バネ押圧部材１６が板バネ１５の弾性力によって元の位置に戻らないような構成を付加してもよい。これにより、試料台１４への試料Ｓの設置操作を容易にすることができる。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】
【００２４】
【図１】本発明に係る微小硬さ試験機の斜視図である。
【図２】本発明に係る微小硬さ試験機に設けられた試料固定装置の側面図である。
【図３】本発明に係る微小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】本発明に係る微小硬さ試験機に設けられた試料固定装置の側面図である。
【図５】従来技術における微小硬さ試験機に設けられた試料固定装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  試料固定装置
１４  試料台
１５  板バネ（付勢手段）
１６  板バネ押圧部材（押圧手段）
１７  金属箔（可撓性部材）
１００  微小硬さ試験機（硬さ試験機）
Ｓ  試料
【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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