(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部に回動自在に支持され、自由端部に圧子が取り付けられるアームと、
前記アームの自由端側を回動させて、前記圧子により試料表面に圧痕を形成させる押圧力を作用させるための力を該アームに対して付与するアーム回動力付与手段と、
を備えた硬さ試験機において、
前記アームの回動角度を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記アームの回動角度に基づいて、前記アーム回動力付与手段が前記アームを荷重が校正される基準角度位置に戻すための力の付与の制御を行う制御手段と、
を備え、前記制御手段の力の付与の制御により、前記アームの回動角度が前記荷重が校正される基準角度位置に保たれることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
本体部に回動自在に支持され、自由端部に圧子が取り付けられるアームと、
前記アームの自由端側を回動させて、前記圧子により試料表面に圧痕を形成させる押圧力を作用させるための力を該アームに対して付与するアーム回動力付与手段と、
を備えた硬さ試験機において、
前記アームの回動角度を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記アームの回動角度に基づいて、前記アーム回動力付与手段が前記アームを基準角度位置に戻すための力の付与の制御を行う制御手段と、
前記試料を載置し、前記圧子による圧痕を形成させるための前記アームの回動範囲内に当該試料を移動する試料移動部を備え、
前記試料移動部による前記試料の移動と、前記制御手段による力の付与の制御とによって、前記アームの回動角度を前記基準角度位置に保った状態で、前記試料に予備荷重をかけることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項３】
前記アーム回動力付与手段からの力を前記アームに回動力として伝達する回動力伝達手段と、
前記回動力伝達手段の変位を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記回動力伝達手段の変位に基づいて、前記試料に前記予備荷重がかけられたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記試料に前記予備荷重がかけられたと判定された場合に、前記試料移動部による前記試料の移動を自動的に制止する移動制止手段と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の硬さ試験機。
【請求項４】
請求項２または３記載の硬さ試験機の力検定方法であって、
前記試料の代わりに力検定機を前記試料移動部に載置する第１の工程と、
前記試料移動部による前記力検定機の移動と、前記制御手段による力の付与の制御とによって、前記アームの回動角度を前記基準角度位置に保った状態で、前記力検定機に前記予備荷重をかける第２の工程と、
前記アーム回動力付与手段が、検定する力に対応した力を前記アームに付与する第３の工程と、
を含み、前記アームを介して前記圧子に作用された力が前記力検定機の指示計に示されることによって、前記硬さ試験機の力検定を行うことを特徴とする力検定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧子により形成された試料表面の圧痕に基づいて、試料の材料特性を評価する硬さ試験機と、その硬さ試験機の力検定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧子により試料表面に荷重を負荷して圧痕を形成させることに基づいて、試料の材料特性を評価する試験機として硬さ試験が知られている。
【０００３】
この従来の硬さ試験機としては、例えば、図８に示したものが知られている。
図８に示す硬さ試験機１００は、デッドウェイト式の硬さ試験機といわれるもので、重錘１０１と、荷重アーム１０２と、圧子軸１０３と、圧子１０４などからなる圧痕形成機構１１０を備えている。
【０００４】
この圧痕形成機構１１０によれば、所定の重錘１０１が前記荷重アーム１０２の先端に吊されることにより、荷重アーム１０２が下がる。そして、重錘１０１の荷重が、圧子軸１０３を介して圧子１０４に伝達され、この圧子１０４が下方に移動することにより、試料台１０５に載置された試料ｓに圧痕が形成されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような硬さ試験機１００においては、重錘の種類によって、荷重が定まってしまうため、任意の力を発生させることは困難であり、さらに、機械定数は硬さ試験機によってそれぞれ微妙に異なるため、硬さ試験機と重錘とを対応づけて管理・使用する必要が生じていた。
【０００６】
ところで、硬さ試験機による硬さ試験において、適正な力が圧子に負荷されているか否か、即ち、機械特性や経年変化によって圧子に負荷される力（荷重）が狂っていないか、を検定する力検定というものが行われている。この力検定に合格しなければ、適正な力を発生させる、適格な硬さ試験機とは認められない。
【０００７】
従来の硬さ試験機１００における力検定方法を簡単に説明する。力検定を行う検定官は、まず、校正されたループ検定機１０を試料ｓの代わりに試料台１０５に載置する。図９は、ループ検定機１０の略外形を示す図である。図９において、ループ検定機１０とは、上端部１３ａと下端部１３ｂとが挟持されると、板ばね１１が変形し、目盛１２によって、挟持された力値が示されるものである。このループ検定機１０が試料台１０５に載置された後、検定荷重に対応した重錘１０１が荷重アーム１０２の先端に吊り下げられる。そして、ループ検定機１０の目盛１２が、検定荷重を指しているか否か、誤差範囲であるか否かを、検定官が判断することによって、力検定が行われる。
【０００８】
しかしながら、一般的に、硬さ試験機の荷重アームの可動範囲は限られている。何故ならば、精確な荷重を負荷するためには、荷重アームの位置が校正された基準角度位置である必要があり、この基準角度位置から大きくずれた荷重アームにより、荷重が負荷された場合には、精確な荷重の負荷が保証されないからである。また、試料表面に形成される圧痕は、試料の硬さにも因るが、最大１ｍｍ程度の深さであるため、荷重アームの可動範囲はこれ以上である必要がない。
【０００９】
一方、板ばね１１によるループ検定機１０の変位量は、ループ検定機１０の種類等によっても異なるが、１００ｋｇ当たり４〜５ｍｍ程度である。
従って、力検定を行うためには、ループ検定機１０の変位量を考慮し、かつ、荷重アームの可動範囲に注意しながら行う必要があるため、力検定は、非常に手間のかかる作業であった。
【００１０】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、アクチュエータを用いて発生する力を制御し、かつ、荷重アームの可動範囲を超えた荷重を精確に負荷することのできる硬さ試験機等を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、本体部（例えば、図１の試験機本体２）に回動自在に支持され、自由端部に圧子（例えば、図１の圧子３）が取り付けられるアーム（例えば、図１の荷重アーム４）と、前記アームの自由端側を回動させて、前記圧子により試料表面に圧痕を形成させる押圧力を作用させるための力を該アームに対して付与するアーム回動力付与手段（例えば、図１の荷重アーム作動部６）と、を備えた硬さ試験機において、前記アームの回動角度を検出する検出手段（例えば、図２の荷重アーム角度位置センサ４１）と、前記検出手段によって検出された前記アームの回動角度に基づいて、前記アーム回動力付与手段が前記アームを荷重が校正される基準角度位置に戻すための力の付与の制御を行う制御手段（例えば、図２の比較演算回路６５ｅ）と、を備え、前記制御手段の力の付与の制御により、前記アームの回動角度が前記荷重が校正される基準角度位置に保たれることを特徴としている。
【００１２】
この請求項１記載の発明によれば、本体部に回動自在に支持され、自由端部に圧子が取り付けられるアームと、前記アームの自由端側を回動させて、前記圧子により試料表面に圧痕を形成させる押圧力を作用させるための力を該アームに対して付与するアーム回動力付与手段と、を備えた硬さ試験機において、検出手段は、前記アームの回動角度を検出し、制御手段は、前記検出手段によって検出された前記アームの回動角度に基づいて、前記アーム回動力付与手段が前記アームを荷重が校正される基準角度位置に戻すための力の付与の制御を行い、前記制御手段の力の付与の制御により、前記アームの回動角度が前記荷重が校正される基準角度位置に保たれる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明のように、本体部（例えば、図１の試験機本体２）に回動自在に支持され、自由端部に圧子（例えば、図１の圧子３）が取り付けられるアーム（例えば、図１の荷重アーム４）と、前記アームの自由端側を回動させて、前記圧子により試料表面に圧痕を形成させる押圧力を作用させるための力を該アームに対して付与するアーム回動力付与手段（例えば、図１の荷重アーム作動部６）と、を備えた硬さ試験機において、前記アームの回動角度を検出する検出手段（例えば、図２の荷重アーム角度位置センサ４１）と、前記検出手段によって検出された前記アームの回動角度に基づいて、前記アーム回動力付与手段が前記アームを基準角度位置に戻すための力の付与の制御を行う制御手段（例えば、図２の比較演算回路６５ｅ）と、前記試料を載置し、前記圧子による圧痕を形成させるための前記アームの回動範囲内に当該試料を移動する試料移動部（例えば、図１の試料台５及び角ネジ５１）を備え、前記試料移動部による前記試料の移動と、前記制御手段による力の付与の制御とによって（例えば、図４の荷重アーム制御系）、前記アームの回動角度を前記基準角度位置に保った状態で、前記試料に予備荷重をかけるよう構成することとしてもよい。
【００１４】
したがって、この請求項１及び２記載の発明によって、変形量（例えば、圧痕の深さ）の大きな試料等（例えば、ループ検定機１０）を、その変形量に比べて、回動角度の範囲が小さいアームによって、荷重を負荷する際にも、容易に精確な荷重を負荷することができる。即ち、制御手段によってアームの回動角度が基準角度位置に保たれた状態で、試料移動部により、試料に予備荷重をかけることができる。そして、この予備荷重をかけた後に、実際の荷重をかけることによって、回動角度の範囲が小さいアームであっても、容易に変形量の大きな試料に荷重を負荷することができる。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載の硬さ試験機において、
前記アーム回動力付与手段からの力を前記アームに回動力として伝達する回動力伝達手段（例えば、図１の板ばね７）と、
前記回動力伝達手段の変位を測定する測定手段（例えば、図２のばね変位量センサ６４）と、
前記測定手段によって測定された前記回動力伝達手段の変位に基づいて、前記試料に前記予備荷重がかけられたか否かを判定する判定手段（例えば、図７のオートブレーキ用演算回路６５ｅ´）と、
前記判定手段によって、前記試料に前記予備荷重がかけられたと判定された場合に、前記試料移動部による前記試料の移動を自動的に制止する移動制止手段（例えば、図１のオートブレーキ機構５２）と、
を備えたことを特徴としている。
【００１６】
この請求項３記載の発明によれば、
請求項２記載の硬さ試験機において、回動力伝達手段は、前記アーム回動力付与手段からの力を前記アームに回動力として伝達し、測定手段は、前記回動力伝達手段の変位を測定し、判定手段は、前記測定手段によって測定された前記回動力伝達手段の変位に基づいて、前記試料に前記予備荷重がかけられたか否かを判定し、移動制止手段は、前記判定手段によって、前記試料に前記予備荷重がかけられたと判定された場合に、前記試料移動部による前記試料の移動を自動的に制止する。
【００１７】
したがって、この請求項３記載の発明によって、移動制止手段により試料移動部が制止された状態が、試料に予備荷重がかけれた状態となるため、予備荷重以上の荷重をかけることなく、容易かつ精確に、試料に予備荷重をかけることができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、
請求項２または３記載の硬さ試験機の力検定方法であって、
前記試料の代わりに力検定機（例えば、図９のループ検定機１０）を前記試料移動部に載置する第１の工程と、
前記試料移動部による前記力検定機の移動と、前記制御手段による力の付与の制御とによって、前記アームの回動角度を前記基準角度位置に保った状態で、前記力検定機に前記予備荷重をかける第２の工程と、
前記アーム回動力付与手段が、検定する力に対応した力を前記アームに付与する第３の工程と、
を含み、前記アームを介して前記圧子に作用された力が前記力検定機の指示計に示されることによって、前記硬さ試験機の力検定を行うことを特徴としている。
【００１９】
この請求項４記載の発明によれば、
請求項２または３記載の硬さ試験機の力検定方法であって、まず、前記試料の代わりに力検定機を前記試料移動部に載置し、次いで、前記試料移動部による前記力検定機の移動と、前記制御手段による力の付与の制御とによって、前記アームの回動角度を前記基準角度位置に保った状態で、前記力検定機に前記予備荷重をかけた後、前記アーム回動力付与手段が、検定する力に対応した力を前記アームに付与する。
【００２０】
したがって、この請求項４記載の発明によって、アームの回動可動範囲が、力検定機の変形量よりも小さい場合であっても、容易かつ精確に力検定を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明に係る硬さ試験機の実施の形態を詳細に説明する。また、荷重アームの可動範囲以上に試料の圧痕が形成される場合の例として、本実施の形態では、大変形を起こすループ検定機を用いた力検定を例に挙げて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る硬さ試験機１の要部構成を示す側面図である。
硬さ試験機１は、板ばね７を介して、荷重アーム作動部６によって荷重アーム４に荷重が負荷され、圧子３によって形成された試料表面の圧痕によって、当該試料の材料特性を評価する装置であり、力検定の際には、予備荷重までを、荷重アーム４の回動角度（傾き）に基づいたフィードバック制御（以下、このフィードバック制御を「荷重アーム制御系」と呼ぶ。）によって制御し、予備荷重以降の検定荷重までを、板ばね７の変位に基づいたフィードバック制御（以下、このフィードバック制御を「力制御系」と呼ぶ。）によって制御することによって、自動的に力検定を行う装置である。
【００２３】
図１に示す硬さ試験機１は、本体部としての試験機本体２と、試験機本体２に回動自在に支持され、自由端部に圧子３が取り付けられる荷重アーム４と、圧子３の下方の試験機本体２に設けられ、試料ｓを載置する試料台５と、荷重アーム４の下方に設けられ、荷重アーム４の自由端側を回動させ、試料表面に圧痕を形成させるための押圧力を作用させる力を付与する荷重アーム作動部６と、荷重アーム作動部６が作動した際に発生した力を荷重アーム４に伝達する板ばね７などを備えている。また、硬さ試験機１は、力検定を行う際には、試料ｓの代わりに従来の図９に示したループ検定機１０が載置される。また、図示しないが、板ばね７の変位を測定するばね変位量センサ６４や、設定荷重及び制御の切替等を入力する荷重入力部、荷重アーム４の傾き（角度位置）を測定する荷重アーム角度位置センサ４１も備えている。
【００２４】
試験機本体２は、その内部に荷重アーム作動部６と、荷重アーム作動部６の駆動源となる電装部などを備えている。
【００２５】
荷重アーム４は、試験機本体２に十字ばね或いは転がり軸受等により回動自在に支持されるとともに、自由端部には圧子３が着脱自在に取り付けられている。また、この荷重アーム４は、板ばね７と一体化されている。
板ばね７と荷重アーム４との間には、長手方向に沿って溝部７ａが設けられ、圧子３側のその先端は開口している。
【００２６】
また、荷重アーム４の回動範囲は、自由端部においてプラスマイナス２ｍｍ程度であり、その回動範囲の中心位置に荷重アーム４が位置する際に、精確な荷重が負荷されるように校正されている。本実施の形態においては、簡明のため、この基準角度位置を荷重アーム４が水平状態の位置として説明する。
【００２７】
従って、荷重アーム４の可動範囲に比べて、大変形を起こすループ検定機１０を用いた力検定においては、ループ検定機１０を試料台５上に載置し、角ネジ５１を手動で移動させ、予めある程度の荷重をループ検定機１０にかけることによって、ループ検定機１０をある程度変形させておく必要がある。即ち、検定荷重までの残りの荷重によるループ検定機１０の変形量が、荷重アーム４の可動範囲内となる必要がある。この時の、ループ検定機１０に予め負荷する荷重を予備荷重と呼ぶ。また、力検定における硬さ試験機の制御方法については詳細に後述する。
【００２８】
試料台５は、その下面に角ネジ５１が設けられ、この角ネジ５１によって試験機本体２に上下動可能に取り付けられている。更に上下動させないように角ネジ５１をロックするオートブレーキ機構５２も備えている。
【００２９】
荷重アーム作動部６は、電気的作動手段としてのサーボモータ６１と、ボールねじ６２と、ボールねじ６２の先端部に取り付けられ、板ばね７に固定されている固定治具６３と、を備えている。従って、サーボモータ６１が駆動してボールねじ６２が上下動することにより、板ばね７と一体化された荷重アーム４が回動するようになっている。
固定治具６３は、荷重アーム４と荷重アーム作動部６を接続するもので、荷重アーム４の回動運動と板ばね７の変形（以下、適宜「変位」と呼ぶ。）による板ばね７の軸と荷重アーム作動部６の軸のミスアラインメントを吸収する機能を有し、例えば、薄い板、ピアノ線等の線材、或いはナイフエッジと十字ばねの組み合わせ、ユニバーサルジョイント等を単独或いは併用して構成されている。
【００３０】
この荷重アーム４の作動制御は、荷重アーム４と板ばね７とに取り付けられ、ばね変形量を測定するばね変位量センサ６４と、このばね変位量センサ６４により測定したばね変形量（変位量）を入力し、該ばね変形量に基づいてボールねじ６２の作動制御を行う荷重アーム作動制御部６５と、により行われる。
ばね変位量センサ６４は、例えば、ガラススケールを光学的に読み取る変位センサユニット（リニアスケール）からなり、ボールねじ６２の下方向への作動によって、板ばね７と荷重アーム４の溝部７ａの開き量からばね変形量を測定する。また、図１において、不図示の荷重アーム角度位置センサ４１も、同様の位置センサからなり、荷重アーム４の水平位置を基準として、荷重アーム４の傾きを測定する。
【００３１】
次に、図２〜５を参照して、荷重アーム４の作動制御について説明する。図２は、本発明の荷重アーム作動制御部６５の要部構成を示すブロック図である。
【００３２】
荷重アーム作動制御部６５は、図２に示すように、増幅器６５ａ、６５ｂ、Ａ／Ｄ変換器６５ｃ、６５ｄ、比較演算回路６５ｅ、サーボモータ駆動回路６５ｆ、Ｄ／Ａ変換器６５ｇなどを具備している。また、比較演算回路６５ｅは、図３に示すばね変位量テーブル６６を内部に格納しており、荷重アーム４の回動力、即ち圧子３に負荷する荷重と、当該荷重に対応した板ばね７の変位量とを対応づけて記憶している。
【００３３】
この荷重アーム４の作動制御には、荷重アーム制御系（図４参照）と力制御系（図５参照）の２種類のフィードバック制御がある。硬さ試験を行う場合の通常使用時においては、力制御系によるフィードバック制御が行われ、力検定においては、荷重アーム制御系と力制御系の２種類のフィードバック制御が用いられる。
【００３４】
まず、力検定において、予備荷重が負荷されるまで用いられる荷重アーム制御系について説明する。図４は、図２の荷重アーム作動制御部６５の内、荷重アーム制御系に係る部分を示したブロック図である。
【００３５】
図４において、角ネジ５１が上昇されると、試料台５に載置されたループ検定機１０によって、圧子３を介して荷重アーム４に変位（傾き）が発生する。荷重アーム角度位置センサ４１により、その傾きが測定されると、荷重アーム位置信号として増幅器６５ｂに出力される。増幅器６５ｂは、荷重アーム位置信号を増幅してＡ／Ｄ変換器６５ｄに出力し、Ａ／Ｄ変換器６５ｄは増幅された荷重アーム位置信号をＡ／Ｄ変換して比較演算回路６５ｅに出力する。
【００３６】
比較演算回路６５ｅは、荷重アーム位置信号に基づいて、荷重アーム４を水平に保つための補正信号をサーボモータ駆動回路６５ｆに出力する。サーボモータ駆動回路６５ｆは、この補正信号に基づいて、荷重アーム４を水平に保つようにサーボモータ６１の駆動を制御する駆動制御信号をＤ／Ａ変換器６５ｇに出力する。Ｄ／Ａ変換器６５ｇは、駆動制御信号をＤ／Ａ変換してサーボモータ６１に出力する。
【００３７】
そして、この駆動制御信号に基づいてサーボモータ６１が駆動することによって、ボールねじ６２が回転し、上方若しくは下方に作動する。その際、ボールねじ６２に取り付けられた板ばね７と、これと一体化された荷重アーム４が上方若しくは下方に軸回転することによって、荷重アーム４が上方若しくは下方に回動することによって、荷重アーム４が水平に保たれる。
【００３８】
このような角ネジ５１の上昇による荷重アーム４の変位から、駆動制御信号の出力までの動作が閉ループとして繰り返し行われることにより、サーボモータ６１の駆動制御がなされ、これにより、荷重アーム４が水平に保たれる。
【００３９】
次に、予備荷重以降、検定荷重が負荷されるまで用いられる力制御系について説明する。図５は、図２の荷重アーム作動制御部６５の内、力制御系に係る部分を示したブロック図である。
【００４０】
図５において、増幅器６５ａは、ばね変位量センサ６４により測定された、板ばね７のばね変位量信号を増幅しＡ／Ｄ変換器６５ｃに出力する。Ａ／Ｄ変換器６５ｃは増幅されたばね変位量信号をＡ／Ｄ変換して比較演算回路６５ｅに出力する。比較演算回路６５ｅは、荷重入力部から予め入力・設定された検定荷重に対応したばね変位量を、ばね変位量テーブル６６から読み出して、Ａ／Ｄ変換されたばね変位量信号と比較し、比較結果をサーボモータ駆動回路６５ｆに出力する。
【００４１】
サーボモータ駆動回路６５ｆは、この比較結果に基づいて試料に作用する荷重が検定荷重となるようにサーボモータ６１の駆動を制御する駆動制御信号をＤ／Ａ変換器６５ｇに出力する。Ｄ／Ａ変換器６５ｇは、駆動制御信号をＤ／Ａ変換してサーボモータ６１に出力する。
【００４２】
そして、この駆動制御信号に基づいてサーボモータ６１が駆動することによって、ボールねじ６２が回転し、下方に作動する。その際、ボールねじ６２に取り付けられた板ばね７と、これと一体化された荷重アーム４が下方に軸回転することによって、荷重アーム４が回動し、この回動力によって、荷重アーム４の自由端に取り付けられた圧子３が試料台５に載置されたループ検定機１０を押圧する。
【００４３】
このようなばね変位量センサ６４の計測から、駆動制御信号の出力までの動作が閉ループとして繰り返し行われることにより、サーボモータ６１の駆動制御がなされ、これにより、圧子３に作用する荷重が、検定荷重となるよう（正確には、入力された検定荷重に対応した力を硬さ試験機１が発生するよう）、硬さ試験機１が制御される。
【００４４】
次に、硬さ試験機１の力検定における動作について説明する。
図６は、硬さ試験機１の力検定における動作フローを示すフローチャートである。
【００４５】
図６において、まず、ループ検定機１０が試料台５上に載置されると（ステップＳ１０）、予備荷重までのフィードバック制御である、荷重アーム制御系によって荷重アーム４の作動制御が開始される（ステップＳ２０）。次いで、角ネジ５１によって、試料台５が上昇され（ステップＳ２１）、ループ検定機１０の目盛１２が予備荷重を指すまで（ステップＳ２２）、試料台５が上昇される。この間、荷重アーム制御系によって、荷重アーム４は常に水平に保たれる。
【００４６】
予備荷重まで負荷された場合には、荷重アーム制御系による制御を終了し（ステップＳ３０）、力制御系に切り替える。この切り替えは、荷重入力部からの入力によって行われる。
【００４７】
次いで、力制御系によって、検定荷重に対応した力が、荷重アーム４等を介してループ検定機１０に負荷される（ステップＳ４０）。そして、ループ検定機１０の目盛１２が、実際の検定荷重を指しているか否か、誤差範囲内であるか否かによって、ループ検定機１０の合否が判定される（ステップＳ５０）。誤差範囲内であれば、合格として検定が終了し、誤差範囲外であれば、不合格として検定が終了する。
【００４８】
以上説明した本発明に係る硬さ試験機１によれば、力制御系によって、随時計測される板ばね７の変位量に基づいて、荷重アーム作動部６が作動し、板ばね７を介して荷重アーム４に荷重が負荷されるため、自動的に所望の力を発生・制御することができる。
【００４９】
また、荷重アーム制御系によって、荷重アーム４が基準角度位置（水平位置）に保たれる。このため、力検定における予備荷重までを、この荷重アーム制御系によって負荷し、予備荷重以降の検定荷重までを、通常の硬さ試験において用いられる力制御系によって負荷することによって、荷重アーム４のストローク（可動範囲）が、ループ検定機１０の変形量よりも小さい場合であっても、容易に力検定を行うことのできる硬さ試験機を提供することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、荷重アームの可動範囲以上に試料の圧痕が形成される場合の例として、力検定を例に挙げて説明したが、ループ検定機と同様に、大変形を起こす試料を用いた場合にも同様の効果が得られる。即ち、荷重アームの可動範囲を超えた荷重を精確に負荷することのできる硬さ試験機を提供することができる。
【００５１】
また、本実施の形態においては、予備荷重を負荷するまで、角ネジ５１を手動で上昇させ、ループ検定機１０の目盛１２が予備荷重を指した場合に、上昇を止めることとして説明したが、オートブレーキ機構５２を用いて、予備荷重になったら、自動的に上昇を止めることとしてもよい。その場合の荷重アーム制御部６５における、荷重アーム制御系の変形例を図７に示す。
【００５２】
図７において、荷重アーム制御部６５における荷重アーム制御系の変形例は、力制御系の要素と、オートブレーキ用演算回路６５ｅ´と、オートブレーキ機構駆動回路６５ｈとを含めた構成であり、角ネジ５１の上昇による荷重アーム４の変位から、駆動制御の出力までの閉ループ制御は同様である。異なる点は、オートブレーキ用演算回路６５ｅ´が、荷重入力部から入力された予備荷重に対応したばね変位量を、ばね変位量テーブル６６から読み出して、Ａ／Ｄ変換等されたばね変位量信号と比較して、同一であった場合にはオートブレーキ機構駆動回路６５ｈによってオートブレーキ機構５２を駆動させ、角ネジ５１の上下動をロックさせる点である。
【００５３】
このように荷重アーム制御系を変形することによって、予備荷重が負荷されているかどうか、ループ検定機１０を見ながら角ネジ５１を上昇させていた作業は、オートブレーキ機構５２による角ネジ５１のロックまで、単に上昇させるだけの作業に代わる。このため、力検定における作業の効率化をさらに高めることができる。
【００５４】
また、角ネジ５１を上昇させるサーボモータを用意することで、角ネジ５１の上昇作業を自動化でき、なお一層の力検定における作業の効率化を図ることができる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ばね変位量センサ６４は、リニアスケールを用いることとして説明したが、これに限るものではなく、例えば、板ばね７の一端７ａや他端７ｂの移動位置のみを測定して、板ばね７の変位量としてもよい。その場合には、コンデンサピック（電荷容量型変位センサ）や、ＬＶＤＴ（差動変圧器）、電気マイクロメータなどを使用してもよい。また、板ばね７は、弦巻ばねとして図示、説明したが、板ばねであってもよい。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１記載及び２記載の発明によれば、変形量（例えば、圧痕の深さ）の大きな試料等（例えば、ループ検定機）を、その変形量に比べて、回動角度の範囲が小さいアームによって、荷重を負荷する際にも、容易に精確な荷重を負荷することができる。即ち、制御手段によってアームの回動角度が基準角度位置に保たれた状態で、試料移動部により、試料に予備荷重をかけることができる。そして、この予備荷重をかけた後に、実際の荷重をかけることによって、回動角度の範囲が小さいアームであっても、容易に変形量の大きな試料に荷重を負荷することができる。
【００５７】
請求項３記載の発明によれば、移動制止手段により試料移動部が制止された状態が、試料に予備荷重がかけれた状態となるため、予備荷重以上の荷重をかけることなく、容易かつ精確に、試料に予備荷重をかけることができる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、アームの回動可動範囲が、力検定機の変形量よりも小さい場合であっても、容易かつ精確に力検定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る硬さ試験機１の要部構成を示す側面図。
【図２】荷重アーム作動制御部６５の要部構成を示すブロック図。
【図３】比較演算回路６５ｅ内に格納されるばね変位量テーブル６６の一例を示す図。
【図４】図２の荷重アーム作動制御部６５の内、荷重アーム制御系に係る部分を示したブロック図。
【図５】図２の荷重アーム作動制御部６５の内、力制御系に係る部分を示したブロック図。
【図６】硬さ試験機１の力検定における動作フローを示すフローチャート。
【図７】図４の荷重アーム制御系の変形例を示す図。
【図８】従来の硬さ試験機１００の要部構成を示すブロック図。
【図９】ループ検定機１０の略外形を示す図。
【符号の説明】
１    硬さ試験機
２    試験機本体
３    圧子
４    荷重アーム
４１    荷重アーム角度位置センサ
５    試料台
５１    角ネジ
５２    オートブレーキ機構
６    荷重アーム作動部
６１    サーボモータ
６４    ばね変位量センサ
６５    荷重アーム作動制御部
６５ｅ    比較演算回路
７    板ばね
１０    ループ検定機
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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