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JPS6243129B2 - - Google Patents
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JPS6243129B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6243129B2
JPS6243129B2 JP9638983A JP9638983A JPS6243129B2 JP S6243129 B2 JPS6243129 B2 JP S6243129B2 JP 9638983 A JP9638983 A JP 9638983A JP 9638983 A JP9638983 A JP 9638983A JP S6243129 B2 JPS6243129 B2 JP S6243129B2
Authority
JP
Japan
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sample
load
holding member
spring
load shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP9638983A
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Japanese (ja)
Other versions
JPS59221638A (en
Inventor
Shozo Iwasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akashi Seisakusho KK
Original Assignee
Akashi Seisakusho KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Akashi Seisakusho KK filed Critical Akashi Seisakusho KK
Priority to JP9638983A priority Critical patent/JPS59221638A/en
Publication of JPS59221638A publication Critical patent/JPS59221638A/en
Publication of JPS6243129B2 publication Critical patent/JPS6243129B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • G01N3/44Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid the indentors being put under a minor load and a subsequent major load, i.e. Rockwell system

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷重軸下端の圧子の試料への侵入深
さによつて硬さの測定を行なう硬度計に関し、特
に試料を試料受台上へ押え付け、試料を固定して
から試料の硬さを測定できるようにした試料固定
式硬度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a hardness meter that measures hardness based on the penetration depth of an indenter at the lower end of a load axis into a sample, and in particular, a hardness tester that measures hardness by pressing the sample onto a sample holder and fixing the sample. This invention relates to a sample-fixed hardness tester that can measure the hardness of a sample after it has been prepared.

従来より、試料への圧子の侵入量の計測に誤差
が生じないように、試料を試料受台上へ押え付け
て、試料を固定してから、試料に予備荷重および
本荷重を順次かけてゆく試料固定式硬度計が提案
されている。
Traditionally, in order to avoid errors in measuring the amount of penetration of the indenter into the sample, the sample is held down on a sample holder, the sample is fixed, and then a preliminary load and a main load are sequentially applied to the sample. A sample-fixed hardness tester has been proposed.

しかしながら、従来のこの種の試料固定式硬度
計では、荷重負荷機構を複数組必要とし、これに
より試料の押し付けから予備荷重を経て試験荷重
の負荷に至るまでの操作が、荷重負荷機構相互の
負荷タイミングなどの関係で複雑になるという問
題点がある。
However, this type of conventional sample-fixed hardness tester requires multiple sets of load-bearing mechanisms, and as a result, operations from pressing the sample through preload to application of the test load can be carried out by applying loads on each of the load-loading mechanisms. There is a problem in that it becomes complicated due to timing and other factors.

また、変位検出機構や荷重検出機構が複雑であ
るため、コスト高を招くという問題点もある。
Further, since the displacement detection mechanism and the load detection mechanism are complicated, there is also the problem of increased costs.

本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、硬度計本体に沿い上下方向に駆動される
ビームを下降および上昇させてゆくだけで、試料
の押し付けから予備荷重および試験荷重の負荷に
至るまでの一連の操作およびその逆の一連の操作
を行なえるようにするとともに、2枚の板ばねを
用いることにより予備荷重と試験荷重とを正確に
負荷できるようにした、試料固定式硬度計を提供
することを目的とする。
The present invention attempts to solve these problems by simply lowering and raising a beam that is driven vertically along the hardness tester body, from pressing the sample to applying preload and test load. This is a sample-fixed hardness tester that enables a series of operations up to and vice versa, and uses two leaf springs to accurately apply preload and test load. The purpose is to provide

このため、本発明の試料固定式硬度計は、試料
受台の上方において、硬度計本体に沿い上下方向
に駆動されるビームと、同ビームの支持部に上方
から支持されて同ビームとの間で相対的に上下動
可能に設けられた筒状の試料押え付け部材と、同
試料押え付け部材に支持されこれと同軸的に且つ
この試料押え付け部材から独立して上下動可能に
設けられた荷重軸とをそなえるとともに、上記の
荷重軸および試料押え付け部材のうちの一方にこ
れらの中心軸線に沿うように一体に取り付けられ
た変位検出器と、他方に一体に取り付けられ上記
変位検出器に接触する接触部材とをそなえ、上記
荷重軸を介して予備荷重と試験荷重とを負荷すべ
く、上記ビームに沿い上下2段に配設されて上記
荷重軸の上端部を押圧しうる一対の板ばねが設け
られたことを特徴としている。
For this reason, the sample-fixed hardness meter of the present invention has a beam that is driven vertically along the hardness meter body above the sample holder, and a beam that is supported from above by the support section of the beam. a cylindrical sample holding member provided so as to be movable up and down relative to the sample holding member; a displacement detector integrally attached to one of the load axis and the sample holding member along the central axis thereof, and a displacement detector integrally attached to the other of the load axis and the sample holding member. a pair of plates that are arranged in upper and lower stages along the beam and capable of pressing the upper end of the load shaft in order to apply a preliminary load and a test load through the load shaft; It is characterized by the provision of a spring.

以下、図面により本発明の一実施例としての試
料固定式硬度計について説明すると、第1図はそ
の正面図、第2図は第1図の部を拡大して示す
部分図、第3図は第1図の−矢視線から見た
拡大断面図、第4図はそのビームを案内する機構
を説明するための部分斜視図、第5図はその圧子
近傍の拡大図、第6図はその動作タイミング図、
第7図はその計測系を示すブロツク図である。
Hereinafter, a sample-fixed hardness tester as an embodiment of the present invention will be explained with reference to the drawings. Fig. 1 is a front view thereof, Fig. 2 is an enlarged partial view of the part shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a partial view showing the portion shown in Fig. 1. Fig. 4 is a partial perspective view for explaining the beam guiding mechanism, Fig. 5 is an enlarged view of the vicinity of the indenter, and Fig. 6 is its operation. timing diagram,
FIG. 7 is a block diagram showing the measurement system.

第1図に示すように、ベツド1上には剛固に門
型の支持枠3が立設されており、これらのベツド
1や支持枠3で硬度計本体Hが構成される。
As shown in FIG. 1, a gate-shaped support frame 3 is rigidly erected on a bed 1, and the bed 1 and support frame 3 constitute a hardness tester main body H.

また、ベツド1上には、試料受台2が設けられ
ており、この試料受台2上に、試料13が載置さ
れるようになつている。
Further, a sample holder 2 is provided on the bed 1, and a sample 13 is placed on this sample holder 2.

さらに、支持枠3の両内側部には、上下方向に
延在するねじ軸4が設けられており、これらのね
じ軸4はベツド1内に設けられた減速機構を介し
クラツチ付きモータ102(第7図参照)によつ
て同方向に同期回転せしめられるようになつてい
る。
Furthermore, screw shafts 4 extending in the vertical direction are provided on both inner sides of the support frame 3, and these screw shafts 4 are connected to a motor 102 with a clutch (the second (see Figure 7) so that they can be rotated synchronously in the same direction.

そして、これらのねじ軸4には、第4図に示す
ごとく、案内片30付きのナツト29が螺合して
おり、各案内片30は支持枠3の案内溝3aに嵌
合されていて、これらの案内片30相互間には、
ビームとしての支持板5が一対装架されている。
As shown in FIG. 4, nuts 29 with guide pieces 30 are screwed onto these screw shafts 4, and each guide piece 30 is fitted into a guide groove 3a of the support frame 3. Between these guide pieces 30,
A pair of support plates 5 as beams are mounted.

これによりこれらの支持板5は一体となつて、
試料受台2の上方において、硬度計本体Hに沿い
上下方向に駆動される。
As a result, these support plates 5 are integrated,
Above the sample holder 2, it is driven in the vertical direction along the hardness meter main body H.

ところで、第3図に示すごとく、支持板5,5
間には、案内部材28が設けられており、この案
内部材28の上下に貫通した案内部には、筒状の
試料押え付け部材27が上下方向に移動可能に嵌
装されている。
By the way, as shown in FIG.
A guide member 28 is provided in between, and a cylindrical sample holding member 27 is fitted into the guide portion passing through the guide member 28 vertically so as to be movable in the vertical direction.

そしてこの試料押え付け部材27の上端には、
連結板26がボルト等によつて固定されており、
連結板26の下面が案内部材28の上端支持部2
8aに支持されている。これにより試料押え付け
部材27は連結板26を介して上方から支持板5
付きの案内部材28に支持されていることにな
る。
At the upper end of this sample holding member 27,
The connecting plate 26 is fixed with bolts or the like,
The lower surface of the connecting plate 26 is the upper end support portion 2 of the guide member 28.
8a. As a result, the sample holding member 27 is inserted into the supporting plate 5 from above via the connecting plate 26.
This means that it is supported by a guide member 28 with an attached guide member 28.

なお、試料押え付け部材27の下部には、所定
の長さを有する筒状の試料押え付け部15がボル
ト等によつて固定されている。
Note that a cylindrical sample holding part 15 having a predetermined length is fixed to the lower part of the sample holding member 27 with a bolt or the like.

試料押え付け部材27内には、これと同軸的に
荷重軸19が嵌装されており、この荷重軸19の
中間部には円錐状膨大受部19aが形成されてい
て、この受部19a下側のフランジ状ばね受面
と、試料押え付け部15のばね受面との間には、
荷重軸19を上方へ付勢するばね18が介装され
ている。
A load shaft 19 is fitted coaxially within the sample holding member 27, and a conical enlarged receiving portion 19a is formed in the middle portion of the load shaft 19. Between the side flange-shaped spring receiving surface and the spring receiving surface of the sample holding part 15,
A spring 18 is interposed to bias the load shaft 19 upward.

そして、このばね18によつて荷重軸19の受
部19aは下方から試料押え付け部材27のスト
ツパ部27aに当接せしめられ、これにより荷重
軸19は上方への移動を規制されながら試料押え
付け部材27に支持されるようになつている。し
たがつてばね18に抗して荷重軸19を押し下げ
ることにより、荷重軸19を試料押え付け部材2
7から独立して下降させることができる。なお押
し下げ力を緩めると、ばね18の付勢によつて、
荷重軸19は上昇する。
The spring 18 causes the receiving portion 19a of the load shaft 19 to come into contact with the stopper portion 27a of the sample holding member 27 from below, thereby restricting the upward movement of the load shaft 19 while holding the sample. It is adapted to be supported by a member 27. Therefore, by pushing down the load shaft 19 against the spring 18, the load shaft 19 is moved against the sample holding member 2.
It can be lowered independently from 7. Note that when the pressing force is loosened, due to the bias of the spring 18,
The load shaft 19 rises.

また、荷重軸19の下端には、第3,5図に示
すごとく、圧子14が試料押え付け部15内に入
り込んだ状態で装着されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, an indenter 14 is attached to the lower end of the load shaft 19 so as to be inserted into the sample holding part 15.

試料押え付け部材27付きの連結板26には、
4本の連結棒25を介して変位計支持材24が取
り付けられており、さらにこの変位計支持材24
を介して、変位計(変位検出器)9が取り付けら
れている。そして、この変位計9は試料押え付け
部材27の中心軸線に沿うように配設される。
The connecting plate 26 with the sample holding member 27 includes
A displacement gauge support member 24 is attached via four connecting rods 25, and this displacement gauge support member 24
A displacement meter (displacement detector) 9 is attached via. The displacement meter 9 is arranged along the central axis of the sample holding member 27.

また、荷重軸19の上端には、連結板20が取
り付けられており、この連結板20には、4本の
連結棒25を介して連結板20と同形状の連結板
22が取り付けられており、この連結板22に、
変位計9に下方から接触する接触片(接触部材)
23が設けられている。
Further, a connecting plate 20 is attached to the upper end of the load shaft 19, and a connecting plate 22 having the same shape as the connecting plate 20 is attached to this connecting plate 20 via four connecting rods 25. , to this connecting plate 22,
Contact piece (contact member) that contacts the displacement meter 9 from below
23 are provided.

支持板5,5間には、その長手方向に沿い第1
板ばね11aおよび第2板ばね11bが上下2段
に亘り配設されている。そしてこれらの板ばね1
1a,11bはその両端部が第1,4図に示すご
とく3本の軸6a,6b,6cに狭持されるよう
にして支持板5に支持されている。
Between the support plates 5, 5, there is a first plate along the longitudinal direction.
The leaf spring 11a and the second leaf spring 11b are arranged in two stages, upper and lower. And these leaf springs 1
1a and 11b are supported by the support plate 5 so that both ends thereof are held between three shafts 6a, 6b, and 6c as shown in FIGS.

また、第1〜4図に示すごとく、支持板5,5
間には、一対の板ばね11a,11bのうち板ば
ね(第2板ばね11b)の中間部(中央部)を下
方から支持する支持棒31が介装されており、こ
の支持棒31は支持板5に形成された長穴5aに
沿い案内されるように配設されている。
In addition, as shown in FIGS. 1 to 4, support plates 5, 5
A support rod 31 is interposed between the pair of leaf springs 11a and 11b to support the middle part (center part) of the leaf spring (second leaf spring 11b) from below. It is arranged so as to be guided along a long hole 5a formed in the plate 5.

さらに、支持棒31が第2板ばね11bの中央
部をやや持ち上げた状態で第2板ばね11bを支
持できるように、支持棒31は長穴5aに嵌め込
まれた枕部材32に支持されている。これにより
第2板ばね11bに予備変形が与えられる。
Further, the support rod 31 is supported by a pillow member 32 fitted into the elongated hole 5a so that the support rod 31 can support the second leaf spring 11b with the center portion of the second leaf spring 11b slightly lifted. . This gives preliminary deformation to the second leaf spring 11b.

なお、第1板ばね11aは予備荷重負荷用に使
用され、試験荷重は、第1板ばね11aと第2板
ばね11bとで与えられる。
Note that the first leaf spring 11a is used for applying a preliminary load, and the test load is applied by the first leaf spring 11a and the second leaf spring 11b.

したがつて第1板ばね11aのばね定数は、第
2板ばね11bのそれよりも、小さく設定されて
いる。
Therefore, the spring constant of the first leaf spring 11a is set smaller than that of the second leaf spring 11b.

ところで、第1板ばね11aの長手方向中央部
の下側には、荷重軸19上端に面しかつ荷重軸1
9の中心軸線に沿うように、ロードセル(荷重検
出器)10が取り付けられている。これによりこ
のロードセル10は、支持板5に第1板ばね11
aを介して弾性的に支持されていることになり、
更に支持板5の下降に伴いロードセル10が荷重
軸19に当接して荷重が伝達されると、このロー
ドセル10により予備荷重状態から試験荷重状態
へ至る負荷荷重を検出できるようになつている。
By the way, on the lower side of the longitudinal center portion of the first leaf spring 11a, there is a portion facing the upper end of the load shaft 19 and
A load cell (load detector) 10 is attached along the central axis of the load cell 9 . As a result, this load cell 10 has the first plate spring 11 attached to the support plate 5.
It is supported elastically via a,
Furthermore, when the load cell 10 comes into contact with the load shaft 19 and a load is transmitted as the support plate 5 descends, the load cell 10 can detect the applied load from the preload state to the test load state.

試料押え付け部材27の下部には、円錐状膨大
受部27bが形成されており、この受部27b上
には、同じく円錐状受面を有する試料押え付け板
(押え付け中間部材)12が設けられている。
A conical enlarged receiving portion 27b is formed at the lower part of the sample holding member 27, and a sample holding plate (holding intermediate member) 12, which also has a conical receiving surface, is provided on this receiving portion 27b. It is being

また、両支持板5の外側面には、それぞれ対向
する左右一対のL型レバー7が枢着されており、
左右レバー7の長アーム部間には、収縮ばね8が
介装されている。(第1図参照) さらに、支持板5をはさんで対向する左および
右のレバー7の短アーム部間には、ローラー16
付きの軸17が装架されており、この軸17のロ
ーラー16が押え付け板12上に当接している。
Furthermore, a pair of left and right L-shaped levers 7 facing each other are pivotally mounted on the outer surfaces of both support plates 5.
A contraction spring 8 is interposed between the long arm portions of the left and right levers 7. (See Fig. 1) Furthermore, a roller 16 is provided between the short arms of the left and right levers 7 that face each other with the support plate 5 in between.
A shaft 17 is mounted thereon, and the roller 16 of this shaft 17 is in contact with the pressing plate 12.

これによりばね8による付勢力を、レバー7に
より拡大して、押え付け板12へ伝達することが
できる。
Thereby, the biasing force exerted by the spring 8 can be magnified by the lever 7 and transmitted to the holding plate 12.

なお、支持板5には、ばね8による収縮により
レバー7が所定姿勢よりも更にばね8の収縮方向
に回動するのを防止するために、ストツパピン3
3が突設されており、これによりレバー7を介し
押え付け板12へ伝達されるばね8による付勢力
を所定値以上に保持できる。
The support plate 5 is provided with a stopper pin 3 in order to prevent the lever 7 from rotating further in the contraction direction of the spring 8 than the predetermined position due to contraction by the spring 8.
3 is provided in a protruding manner, whereby the urging force by the spring 8 transmitted to the presser plate 12 via the lever 7 can be maintained at a predetermined value or more.

ところで、変位計9およびロードセル10から
の検出信号は、第7図に示すごとく、インターフ
エース100を介して、ねじ軸4の駆動用モータ
ー102やクラツチのための制御部101や、試
料のブリネル硬さHBを演算し、表示し更に記録
する演算・表示・記録部103へ送られるように
なつている。
By the way, as shown in FIG. 7, the detection signals from the displacement meter 9 and the load cell 10 are sent to the drive motor 102 of the screw shaft 4, the control section 101 for the clutch, and the Brinell hardness of the sample through the interface 100. The data is sent to the calculation/display/recording section 103 which calculates, displays, and records the HB.

そして、モータ制御部101は、変位および荷
重の各検出信号を受けて測定変位や荷重に応じ、
モーター102や図示しないクラツチを制御する
ことにより、第6図に示すような荷重F、変位x
および押し付け力fの各特性A,B,Cを実現す
る。
Then, the motor control unit 101 receives each detection signal of displacement and load, and according to the measured displacement and load,
By controlling the motor 102 and a clutch (not shown), the load F and displacement x as shown in FIG.
and characteristics A, B, and C of the pressing force f.

また、演算・表示・記録部103は、変位xに
対応する検出信号を受けて、これに基づき次式を
演算して試料のブリネル硬さHBを計算し、更に
その結果を表示、記録する。
Further, the calculation/display/recording unit 103 receives the detection signal corresponding to the displacement x, calculates the Brinell hardness HB of the sample by calculating the following equation based on the detection signal, and further displays and records the result.

HB=(A/Δx)+B ここで、Δx(mm)は本硬度計の一連の操作に
よつて得られる前後2回の予備荷重負荷時におけ
る圧子14の変位xの差である。
HB=(A/Δx)+B Here, Δx (mm) is the difference in the displacement x of the indenter 14 when the preload is applied twice before and after the preload is applied, which is obtained by a series of operations of this hardness tester.

また、A,Bは実験により得られる定数で、例
えば予備荷重を300Kgf、試験荷重を3000Kgf、
圧子14の直径を10mmとすると、A≒47,B≒66
なる定数となる。
In addition, A and B are constants obtained through experiments, for example, the preliminary load is 300Kgf, the test load is 3000Kgf,
If the diameter of the indenter 14 is 10 mm, A≒47, B≒66
becomes a constant.

上述の構成により、試料のブリネル硬さHBを
測定するには、まず試料受台2上に、所望の試料
13を載置する。
With the above configuration, in order to measure the Brinell hardness HB of a sample, a desired sample 13 is first placed on the sample holder 2.

その後は、第6図に示すタイミング図にしたが
つてモーター102の回転状態(クラツチの接断
状態を含む)を制御しながらこれを駆動してゆ
く。まず時間t0〜t1の間は、モーター102をは
やく回して、支持板5を高速で下降させてゆく。
その後時間t1になつたところ、すなわち試料押え
付け部15の下端が試料13の表面近くになつた
ところで、モーター102の速度をおとす。これ
により、支持板5が低速で下降してゆく。
Thereafter, the motor 102 is driven while controlling its rotational state (including the engagement/disengagement state of the clutch) according to the timing chart shown in FIG. First, between time t 0 and t 1 , the motor 102 is rotated rapidly to lower the support plate 5 at high speed.
Thereafter, at time t1 , that is, when the lower end of the sample holding part 15 is close to the surface of the sample 13, the speed of the motor 102 is reduced. As a result, the support plate 5 descends at a low speed.

そして時間t2時点で、試料押え付け部15の下
端が試料13の表面に当接する。これによつて試
料押え付け部材27付きの連結板26が案内部材
28から離れるため、ばね8による付勢力がレバ
ー7により拡大されて押え付け板12および試料
押え付け部15を介して試料表面にかかり、時間
t3になると完全に拡大されたばね付勢力が試料1
3にかかる。これにより試料13の裏面の凹凸が
つぶれて試料13が固定される。
Then, at time t2 , the lower end of the sample holding part 15 comes into contact with the surface of the sample 13. As a result, the connecting plate 26 with the sample holding member 27 is separated from the guide member 28, so that the biasing force of the spring 8 is expanded by the lever 7 and applied to the sample surface via the holding plate 12 and the sample holding part 15. It takes time
At t 3 , the fully expanded spring bias force is applied to sample 1.
It takes 3. As a result, the unevenness on the back surface of the sample 13 is crushed and the sample 13 is fixed.

なお時間t2の時点で、押し付け力fが急に立上
がるのは、ストツパピン33によつて、ばね8に
よる付勢力が所定値よりも小さくならないように
構成されているからであり、これにより所望の押
し付け力(この実施例では1700Kgf)を短時間の
うちにかけることができる。
Note that the reason why the pressing force f suddenly rises at time t2 is because the stopper pin 33 is configured to prevent the biasing force from the spring 8 from becoming smaller than a predetermined value. A pressing force of 1,700 Kgf in this embodiment can be applied in a short period of time.

さらに支持板5が下がつてゆくと、時間t4でロ
ードセル10が荷重軸19に当接し、その後徐々
に荷重軸19が下がつてゆく。このとき荷重軸1
9の姿勢保持はロードセル10によつて行なわれ
ている。そして圧子14が試料表面を押して時間
T5で予備荷重がかかつた状態となる。
As the support plate 5 further goes down, the load cell 10 comes into contact with the load shaft 19 at time t4 , and then the load shaft 19 gradually goes down. At this time, load axis 1
The posture of 9 is maintained by a load cell 10. Then, the indenter 14 presses the sample surface and
At T 5 , a preload is applied.

このとき、モーター102を一旦停止させて、
予備荷重状態を保持したまま、変位計9のゼロセ
ツトを行なう。
At this time, the motor 102 is temporarily stopped,
Zero-set the displacement meter 9 while maintaining the preload state.

この状態では、第2板ばね11bによる付勢力
は作用しておらず、第1板ばね11aによる付勢
力や荷重軸19の重量等が、荷重軸19および圧
子14を介し試料表面に作用している。
In this state, the biasing force by the second leaf spring 11b is not acting, and the biasing force by the first leaf spring 11a, the weight of the load shaft 19, etc. are acting on the sample surface via the load shaft 19 and the indenter 14. There is.

上記のゼロセツト完了後(時間t6時点)は、再
度モーター102を低速駆動させて、支持板5を
下降させてゆく。これにより試料13に荷重がか
かつてゆくと同時に、変位計9の出力も変わつて
ゆく。そして時間t7を経て時間t8のとき、試験荷
重がかかつた状態となる。
After the above zero setting is completed (at time t6 ), the motor 102 is driven at low speed again to lower the support plate 5. As a result, as the load increases on the sample 13, the output of the displacement meter 9 also changes. Then, after time t7 , at time t8 , a test load is applied.

この状態では、第1板ばね11aの付勢力や荷
重軸19の重量等に加えて第2板ばね11bによ
る付勢力も作用する。
In this state, in addition to the biasing force of the first leaf spring 11a and the weight of the load shaft 19, the biasing force of the second leaf spring 11b also acts.

なお、時間t7の時点で、荷重Fが急に立上がる
のは、支持棒31によつて第2板ばね11bに予
備変形が与えられているからであり、これにより
所望の試験荷重を短時間のうちにかけることがで
きる。
Note that the reason why the load F suddenly rises at time t7 is because the second leaf spring 11b is pre-deformed by the support rod 31, which shortens the desired test load. You can spend some time on it.

この状態で、試料押し付け力の合計は、予備荷
重時と試料荷重時との姿勢変化が硬さ測定上許容
される程度となるように極力大きな荷重となるよ
うに設定されている。
In this state, the total sample pressing force is set to be as large as possible so that the change in posture between the preload and the sample load is tolerable for hardness measurement.

そして、このときモーターを再度一旦停止させ
て、試験荷重状態を保持し、その後モーター10
2を逆方向に低速駆動させて、支持板5を上昇さ
せてゆくことにより、時間t9,t10を経て時間t11
再度予備荷重がかかつた状態となる。
At this time, the motor is stopped once again to maintain the test load state, and then the motor 10 is
2 in the opposite direction at a low speed to raise the support plate 5, a preload is applied again at time t11 after time t9 and t10 .

このとき、モーター102を一旦停止させて、
予備荷重状態を保持したまま、変位計9によつて
変位xを検出する。
At this time, the motor 102 is temporarily stopped,
The displacement x is detected by the displacement meter 9 while maintaining the preload state.

なおこの状態では、前述のごとく、第2板ばね
11bによる付勢力は作用していないが、試料1
3の塑性変形により、前後2回の予備荷重時にお
ける圧子14の変位に差が生じている。そしてこ
の変位差Δx(実際は第1回目の予備荷重状態で
変位計9のゼロセツトを行なつているので、第2
回目の予備荷重時の変位がこの変位差に相当す
る。)に基づき、前記のHB=(A/Δx)+Bとな
る式の演算が行なわれ、この演算結果に基づき、
ブリネル硬さHBが表示・記録されることにな
る。
Note that in this state, as described above, the biasing force by the second leaf spring 11b is not acting, but the sample 1
Due to the plastic deformation of No. 3, there is a difference in the displacement of the indenter 14 during the two preloads, before and after. Then, this displacement difference Δx (actually, the zero setting of the displacement meter 9 is performed in the first preload state, so the second
The displacement during the second preload corresponds to this displacement difference. ), the above formula HB=(A/Δx)+B is calculated, and based on the result of this calculation,
Brinell hardness HB will be displayed and recorded.

なお、演算終了後の所望の時間t12で、モータ
ー102が更に高速で回転せしめられる。
Note that at a desired time t12 after the calculation is completed, the motor 102 is rotated at an even higher speed.

これにより、まずロードセル10が離れるとと
もに、変位計9が接触片23から離れ(時間t13
時点)、最後に時間t14時点で、試料押え付け部1
5の下端が試料13から離れはじめ、時間t15
点で、試料押え付け部15が試料13から完全に
離れる。
As a result, the load cell 10 first separates, and the displacement meter 9 separates from the contact piece 23 (at time t 13
), and finally at time t 14 , sample holding part 1
5 begins to separate from the sample 13, and at time t15 , the sample holding part 15 completely separates from the sample 13.

そして、時間t16時点で、モーター102を停
止させることにより、硬さ測定操作が完了する
が、以上の操作はすべて自動で行なわれる。
Then, at time t16 , the hardness measurement operation is completed by stopping the motor 102, but all of the above operations are performed automatically.

また、変位計9を荷重軸19側に一体に取り付
け、接触片23を試料押え付け部材27側に一体
に取り付けてもよい。
Alternatively, the displacement meter 9 may be integrally attached to the load shaft 19 side, and the contact piece 23 may be integrally attached to the sample holding member 27 side.

以上詳述したように、本発明の試料固定式硬度
計によれば、次のような効果ないし利点が得られ
る。
As described in detail above, the fixed sample hardness tester of the present invention provides the following effects and advantages.

(1) 試料の押え付け、予備荷重負荷および試験荷
重負荷の操作がビームを下降させてゆくだけで
実現でき、操作の単純化をはかれるため、自動
化も容易である。
(1) The operation of holding the sample, applying the preliminary load, and applying the test load can be achieved by simply lowering the beam, simplifying the operation and making it easy to automate.

(2) ビームに沿い上下2段に一対の板ばねが配設
されているので、これらの板ばねのうち下方の
ものでまず予備荷重をかけ、ついで上方のもの
も加えて試験荷重をかけることができ、これに
より予備荷重および試験荷重の双方をそれぞれ
正確に負荷することができる。
(2) Since a pair of leaf springs are arranged in two stages above and below along the beam, first apply a preload to the lower leaf spring, then apply a test load to the upper leaf spring. This allows both the preload and the test load to be applied accurately.

(3) 予備荷重状態から一旦試験荷重をかけたのち
に再度予備荷重状態に戻し、前後の予備荷重状
態間の相対変位に基づいて硬さ測定が行なわれ
るので、変位検出系の予備荷重時と試験荷重時
との歪量に起因する誤差分がキヤンセルされ、
測定精度をあげることができる。
(3) After the test load is applied from the preload state, the hardness is measured again based on the relative displacement between the preload state and the previous and subsequent preload states. The error due to the amount of strain compared to the test load is canceled,
Measurement accuracy can be increased.

(4) 変位検出器が、試料押え付け部材および荷重
軸の中心軸線に沿つて配設されるように、硬度
計内に組み込まれているので、簡素な構成で、
相対変位を高い精度で検出することができる。
(4) The displacement detector is built into the hardness tester so that it is arranged along the central axis of the sample holding member and the load shaft, so it has a simple configuration.
Relative displacement can be detected with high accuracy.

(5) 大型の試料にも容易に適用でき、またブリネ
ル硬さの測定にも容易に適用できる。
(5) It can be easily applied to large samples and also to the measurement of Brinell hardness.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例としての試料固定式硬度
計を示すもので、第1図はその正面図、第2図は
第1図の部を拡大して示す部分図、第3図は第
1図の−矢視線から見た拡大断面図、第4図
はそのビームを案内する機構を説明するための部
分斜視図、第5図はその圧子近傍の拡大図、第6
図はその動作タイミング図、第7図はその計測系
を示すブロツク図である。 1……ベツド、2……試料受台、3……支持
枠、3a……案内溝、4……ねじ軸、5……ビー
ムとしての支持板、5a……長穴、6a,6b,
6c……軸、7……レバー、8……ばね、9……
変位検出器としての変位計、10……荷重検出器
としてのロードセル、11a,11b……板ば
ね、12……押え付け中間部材としての押え付け
板、13……試料、14……圧子、15……試料
押え付け部、16……ローラー、17……軸、1
8……ばね、19……荷重軸、19a……受部、
20……連結板、21……連結棒、22……連結
板、23……接触部材としての接触片、24……
変位計支持材、25……連結棒、26……連結
板、27……試料押え付け部材、27a,27b
……受部、28……案内部材、28a……支持
部、29……ナツト、30……案内片、31……
支持棒、32……枕部材、33……ストツパピ
ン、100……インターフエース、101……制
御部、102……モーター、103……演算・表
示・記録部、H……硬度計本体。
The figures show a sample-fixed hardness tester as an embodiment of the present invention. Fig. 1 is a front view thereof, Fig. 2 is an enlarged partial view of the part shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a partial view of the part shown in Fig. 1. FIG. 4 is a partial perspective view for explaining the mechanism for guiding the beam, FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the indenter, and FIG.
The figure is an operation timing diagram, and FIG. 7 is a block diagram showing the measurement system. 1...Bed, 2...Sample holder, 3...Support frame, 3a...Guide groove, 4...Screw shaft, 5...Support plate as beam, 5a...Elongated hole, 6a, 6b,
6c...Shaft, 7...Lever, 8...Spring, 9...
Displacement meter as a displacement detector, 10... Load cell as a load detector, 11a, 11b... Leaf spring, 12... Holding plate as a holding intermediate member, 13... Sample, 14... Indenter, 15 ...Sample holding part, 16...Roller, 17...Shaft, 1
8... Spring, 19... Load shaft, 19a... Receiving part,
20... Connecting plate, 21... Connecting rod, 22... Connecting plate, 23... Contact piece as a contact member, 24...
Displacement meter support material, 25... Connection rod, 26... Connection plate, 27... Sample holding member, 27a, 27b
...Receiving part, 28...Guiding member, 28a...Supporting part, 29...Nut, 30...Guiding piece, 31...
Support rod, 32...Pillow member, 33...Stopper pin, 100...Interface, 101...Control unit, 102...Motor, 103...Calculation/display/recording unit, H...Durness meter main body.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 試料受台の上方において、硬度計本体に沿い
上下方向に駆動されるビームと、同ビームの支持
部に上方から支持されて同ビームとの間で相対的
に上下動可能に設けられた筒状の試料押え付け部
材と、同試料押え付け部材に支持されこれと同軸
的に且つこの試料押え付け部材から独立して上下
動可能に設けられた荷重軸とをそなえるととも
に、上記の荷重軸および試料押え付け部材のうち
の一方にこれらの中心軸線に沿うように一体に取
り付けられた変位検出器と、他方に一体に取り付
けられ上記変位検出器に接触する接触部材とをそ
なえ、上記荷重軸を介して予備荷重と試験荷重と
を負荷すべく、上記ビームに沿い上下2段に配設
されて上記荷重軸の上端部を押圧しうる一対の板
ばねが設けられたことを特徴とする、試料固定式
硬度計。 2 上記試料押え付け部材の下部に円錐状受部が
形成されるとともに、同受部に上方から押え付け
中間部材が設けられ、且つ上記ビームに枢着され
たL型レバーと、これを付勢するばねとが設けら
れて、同ばねによる付勢力が上記レバーにより拡
大されて上記押え付け中間部材へ伝達されるよう
に構成された、特許請求の範囲第1項に記載の試
料固定式硬度計。 3 上記レバーを介し上記押え付け中間部材へ伝
達される上記ばねによる付勢力を所定値以上に保
持すべく、上記レバーの回動を規制するストツパ
ピンが設けられた、特許請求の範囲第2項に記載
の試料固定式硬度計。 4 上記荷重軸を上方へ付勢するばねが上記の荷
重軸と試料押え付け部材との間に介装されるとと
もに、上記荷重軸の中間部に、上記試料押え付け
部材のストツパ部に下方から当接して同荷重軸の
上方への移動を規制すべく、円錐状受部が形成さ
れた、特許請求の範囲第1項に記載の試料固定式
硬度計。 5 上記一対の板ばねのうち上方の板ばねに予備
変形を付与すべく、上記上方の板ばねの中間部を
やや持ち上げるように上記上方の板ばねを下方か
ら支持する支持棒が上記ビームに設けられて、同
支持棒が、その上方への移動を許容せしめられる
べく、上記ビームに形成された長穴に沿い案内さ
れるように配設された、特許請求の範囲第1項に
記載の試料固定式硬度計。 6 上記変位検出器からの検出信号によつて得ら
れる前後2回の予備荷重負荷時における変位の差
Δxに基づき、次式から試料のブリネル硬さHB
を演算する演算器が設けられた、特許請求の範囲
第1項に記載の試料固定式硬度計。 HB=(A/Δx)+B ここでA,Bは実験により得られる定数。
[Claims] 1. Above the sample holder, a beam driven vertically along the hardness tester body and a beam supported from above by a support section of the beam are moved vertically relative to each other. A cylindrical sample holding member is provided, and a load shaft is supported by the sample holding member and is provided so as to be movable up and down coaxially with the sample holding member and independently of the sample holding member. , a displacement detector integrally attached to one of the load shaft and the sample holding member along the central axis thereof, and a contact member integrally attached to the other and in contact with the displacement detector. In addition, in order to apply a preliminary load and a test load via the load shaft, a pair of leaf springs are provided along the beam in two stages, upper and lower, and capable of pressing the upper end of the load shaft. A sample-fixed hardness tester featuring: 2. A conical receiving part is formed at the lower part of the sample holding member, and an intermediate holding member is provided on the receiving part from above, and an L-shaped lever is pivotally attached to the beam, and an L-shaped lever is attached to the beam. The sample-fixed hardness tester according to claim 1, further comprising a spring, and the urging force of the spring is amplified by the lever and transmitted to the pressing intermediate member. . 3. Claim 2, further comprising a stopper pin that restricts rotation of the lever in order to maintain the biasing force of the spring transmitted to the pressing intermediate member via the lever at a predetermined value or more. The sample-fixed hardness tester described. 4 A spring that biases the load shaft upward is interposed between the load shaft and the sample holding member, and a spring is inserted between the load shaft and the stopper portion of the sample holding member from below. The sample-fixed hardness tester according to claim 1, wherein a conical receiving portion is formed to abut against and restrict upward movement of the load shaft. 5. In order to give preliminary deformation to the upper leaf spring of the pair of leaf springs, a support rod is provided on the beam to support the upper leaf spring from below so as to slightly lift the middle part of the upper leaf spring. The sample according to claim 1, wherein the support rod is arranged to be guided along an elongated hole formed in the beam so as to allow the support rod to move upward. Fixed hardness meter. 6 Based on the displacement difference Δx obtained from the detection signal from the displacement detector before and after applying the preload twice, the Brinell hardness HB of the sample can be calculated from the following formula:
The sample-fixed hardness tester according to claim 1, which is provided with a calculator for calculating . HB=(A/Δx)+B where A and B are constants obtained through experiment.
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