JP6017187B2 - 押込み試験機 - Google Patents
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Description
本発明は、押込み試験機に関する。
従来、材料試験機として、先端に圧子を備える圧子軸を試料の表面に押し込んでくぼみを形成させ、押込み深さ（圧子の変位量）を変位計によって計測し、その変位量と圧子に負荷する荷重との関係から、試料の硬さ等の物性値を測定する押込み試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記の押込み試験機を利用して、ナノインデンテーションなどの圧子の押込み深さを評価する材料試験方法（計装化押込み試験）では、押込み試験機の機体や試料固定部の弾性変形の影響を排除するため、試料の表面を押込み深さ測定の基準にする測定方法が有効である。
上記の押込み試験機を利用して、ナノインデンテーションなどの圧子の押込み深さを評価する材料試験方法（計装化押込み試験）では、押込み試験機の機体や試料固定部の弾性変形の影響を排除するため、試料の表面を押込み深さ測定の基準にする測定方法が有効である。
しかしながら、押込み深さを測定する装置は極めて高感度であることから、その基準位置の許容範囲は非常に小さいものである。圧子軸に新たな圧子を単に取り付けた場合、圧子の固体差によりその高さが異なるため、上下方向に位置ずれが発生し、圧子交換後に押込み試験を行った際に、最大押込み深さを測定する仕様を満足できないケースや、分解能が低下するケースが生じる虞がある。従って、圧子交換の際には、圧子が試料表面に到達したときに、押込み深さを測定する圧子位置検出部の上下方向における基準位置に、圧子と連動する圧子連動部が配されるように、圧子の取付面又はコンタクタを再加工するか、スペーサーを入れる必要があり、圧子の交換作業に時間を要するうえ、コストもかかるという問題があった。
本発明は、圧子交換の際に、圧子の固体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる押込み試験機を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子基準部の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記押圧固定部の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子基準部の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする。
先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子基準部の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記押圧固定部の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子基準部の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子の前記圧子軸の下面と当接する部分の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記圧子軸の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする。
先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子の前記圧子軸の下面と当接する部分の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記圧子軸の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の押込み試験機において、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板は、他方の中空円板の回転を案内する案内部を備えることを特徴とする。
前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板は、他方の中空円板の回転を案内する案内部を備えることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の押込み試験機において、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板の外周面には、当該中空円板の回転方向における位置を示す第１の指標が設けられ、他方の中空円板の外周面には、前記調節機構部の高さの変化量を示す第２の指標が設けられていることを特徴とする。
前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板の外周面には、当該中空円板の回転方向における位置を示す第１の指標が設けられ、他方の中空円板の外周面には、前記調節機構部の高さの変化量を示す第２の指標が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、圧子が試料表面位置に到達した際に、圧子連動部が圧子位置検出部の上下方向における基準位置に配されるように容易に調節することができることとなって、圧子交換時の圧子の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態における押込み試験機１００は、圧子４に付与する試験力（荷重）と、圧子４の押込み深さとを連続してモニター可能なレバー型の計装化押込み試験機である。
第１実施形態における押込み試験機１００は、圧子４に付与する試験力（荷重）と、圧子４の押込み深さとを連続してモニター可能なレバー型の計装化押込み試験機である。
押込み試験機１００は、図１〜図５に示すように、試料Ｓに試験力を付与する試験機本体１と、試験機本体１の各部を制御する制御部２００と、表示部３００と、操作部４００と、等を備えて構成される。
試験機本体１は、試料Ｓが載置される基台２と、押込み試験機１００のベース部１０１に設けられた支持部３０に回動可能に軸支される荷重レバー３と、荷重レバー３の一端側の下部に備えられ、先端に圧子４を保持する圧子軸４１と、荷重レバー３の一端側の上部に備えられ、上面視にて環状に形成された変位センサ可動部５ａ（圧子連動部）と、荷重レバー３の他端側に備えられる第１フォースモータ６（荷重負荷機構部）と、支持部３０に回動可能に軸支される基準レバー７（押圧固定部）と、基準レバー７の一端側の下部に着脱可能に取り付けられるコンタクタ８（圧子基準部）と、コンタクタ８の外周面に備えられる調節機構部９と、基準レバー７の一端側の上部に備えられ、上面視にて環状に形成された変位センサ固定部５ｂ（圧子位置検出部）と、基準レバー７の他端側に備えられる第２フォースモータ１０（圧子基準部駆動部）と、基準レバー７の他端側に当接するストッパ１２と、試験機本体１の各部を制御する制御部２００と、等を備えて構成される。
基台２は、ベース部１０１の上面に設置され、試料Ｓを載置する試料保持台２ａと、試料Ｓの位置調整のためのＸＹＺステージ２ｂと、等を備えて構成される。
試料保持台２ａは、荷重レバー３の回動によって圧子４が試料Ｓに押し付けられるように、圧子４の下方に試料Ｓを載置し、その試料Ｓが試験測定中にずれないように支持する。
ＸＹＺステージ２ｂは、制御部１０から入力される制御信号に従って、上下方向、左右方向、前後方向に移動可能に構成されており、試料保持台２ａに載置された試料Ｓの位置を調整することができるようになっている。
試料保持台２ａは、荷重レバー３の回動によって圧子４が試料Ｓに押し付けられるように、圧子４の下方に試料Ｓを載置し、その試料Ｓが試験測定中にずれないように支持する。
ＸＹＺステージ２ｂは、制御部１０から入力される制御信号に従って、上下方向、左右方向、前後方向に移動可能に構成されており、試料保持台２ａに載置された試料Ｓの位置を調整することができるようになっている。
荷重レバー３は、試験機本体１の略中央部に設けられた支持部３０において回動軸３ａによって回動可能に軸支されており、荷重レバー３の一端側の下部に、圧子軸４１を介して圧子４を備えている。なお、圧子４は、圧子固定ねじ４２により圧子軸４１に固定されている（図３参照）。また、荷重レバー３の他端側の上部に第１フォースモータ６を備えている。
第１フォースモータ６は、例えば、フォースコイル６ａとマグネット６ｂとにより構成されており、マグネット６ｂがつくる磁界とフォースコイル６ａに流れる電流との電磁誘導に応じて発生する力を駆動力として用い、荷重レバー３を回動させて、荷重レバー３の一端側を押し下げたり、押し上げたりする。そして、第１フォースモータ６の駆動によって、荷重レバー３の一端側を押し下げるようにして、圧子軸４１をその軸方向に移動させ、圧子軸４１を介して圧子４に荷重を負荷し、その圧子４を試料Ｓの表面に押し付けることができるようになっている。
即ち、第１フォースモータ６は、圧子軸４１をその軸方向に移動させ、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部として機能する。
即ち、第１フォースモータ６は、圧子軸４１をその軸方向に移動させ、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部として機能する。
また、荷重レバー３の一端側の上部には、変位センサ可動部５ａが備えられており、この変位センサ可動部５ａは、荷重レバー３によって押し上げられたり押し下げられたりする圧子４と連動して上下に移動する。
基準レバー７は、荷重レバー３と同一の回動軸７ａによって回動可能に軸支されており、その一端側の下部にコンタクタ８を着脱可能に備えている。また、基準レバー７の他端側の上部に第２フォースモータ１０を備えている。
なお、基準レバー７は、図２に示すように、上面視した際に、荷重レバー３の周囲を囲うように配されており、略枠形状を有している。
なお、基準レバー７は、図２に示すように、上面視した際に、荷重レバー３の周囲を囲うように配されており、略枠形状を有している。
第２フォースモータ１０は、例えば、フォースコイル１０ａとマグネット１０ｂとにより構成されており、マグネット１０ｂがつくる磁界とフォースコイル１０ａに流れる電流との電磁誘導に応じて発生する力を駆動力として用い、基準レバー７を回動させて、基準レバー７の一端側を押し下げたり、押し上げたりする。そして、第２フォースモータ１０の駆動によって、基準レバー７の一端側を押し下げるようにして、コンタクタ８を圧子軸４１の軸方向に移動させ、コンタクタ８を試料Ｓの表面に接触させることができることができるようになっている。
即ち、第２フォースモータ１０は、コンタクタ８を圧子軸４１の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部として機能する。
即ち、第２フォースモータ１０は、コンタクタ８を圧子軸４１の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部として機能する。
また、基準レバー７の一端側の上部には、荷重レバー３の変位センサ可動部５ａが移動した際の変位量を検出する変位センサ固定部５ｂが備えられている。
即ち、基準レバー７は、下部にコンタクタ８が取り付けられ、上部に変位センサ固定部５ｂが備えられた押圧固定部として機能する。
即ち、基準レバー７は、下部にコンタクタ８が取り付けられ、上部に変位センサ固定部５ｂが備えられた押圧固定部として機能する。
圧子変位センサ５は、電極板で構成された変位センサ可動部５ａと、変位センサ可動部５ａを挟むように離間して配される上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂと、を備え、圧子４の移動量（変位量）を静電容量方式で計測するセンサであって、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの距離に応じて変化する電極板間の静電容量に基づき、圧子４の変位量を計測する。
つまり、圧子変位センサ５は、変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの変位を計測するようにして、圧子４の変位量を計測するようになっている。なお、圧子変位センサ５は、計測した圧子４の変位量に関するデータ（信号）を制御部２００に出力する。
なお、変位センサ可動部５ａは、圧子軸４１に固定されているので、圧子４と連動するようになっている。
圧子変位センサ５によれば、押込み深さの測定範囲は小さいが、差動アンプを用いることで、変位センサ固定部５ｂを一つの極板で構成したときよりも感度が２倍になり、電気ノイズや温度特性を打ち消すことができるので、分解能を高くすることができる。また、出力電圧の非線形性を大きく改善することができる。
つまり、圧子変位センサ５は、変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの変位を計測するようにして、圧子４の変位量を計測するようになっている。なお、圧子変位センサ５は、計測した圧子４の変位量に関するデータ（信号）を制御部２００に出力する。
なお、変位センサ可動部５ａは、圧子軸４１に固定されているので、圧子４と連動するようになっている。
圧子変位センサ５によれば、押込み深さの測定範囲は小さいが、差動アンプを用いることで、変位センサ固定部５ｂを一つの極板で構成したときよりも感度が２倍になり、電気ノイズや温度特性を打ち消すことができるので、分解能を高くすることができる。また、出力電圧の非線形性を大きく改善することができる。
コンタクタ８は、図３に示すように、基準レバー７の一端側の下部に取り付けられており、荷重レバー３の一端側の下部に備えられている圧子４の先端部の上下方向の位置基準となる部材である。また、コンタクタ８は、中央部に圧子４の先端部を挿通可能な孔部８１を備え、底面視においてドーナツ円形状を有している。また、コンタクタ８の下面の孔部８１近傍には、下方に向けて突出した試料表面接触部８２が備えられている。
試料表面接触部８２は、頭切中空円錐形状をなしており、この試料表面接触部８２が試料Ｓの表面と当接するため、コンタクタ８が圧子４の先端部の位置基準となる。
また、コンタクタ８の外周面側（圧子４の軸方向と直交する方向の圧子４から遠い側）には、調節機構部９を載置可能な座面８３が形成され、この座面８３に調節機構部９を保持することができるようになっている。
なお、コンタクタ８は、圧子４の交換時等に取り外すことができるように、取付ねじ８４により基準レバー７の一端側の下部に着脱可能に取り付けられている。
試料表面接触部８２は、頭切中空円錐形状をなしており、この試料表面接触部８２が試料Ｓの表面と当接するため、コンタクタ８が圧子４の先端部の位置基準となる。
また、コンタクタ８の外周面側（圧子４の軸方向と直交する方向の圧子４から遠い側）には、調節機構部９を載置可能な座面８３が形成され、この座面８３に調節機構部９を保持することができるようになっている。
なお、コンタクタ８は、圧子４の交換時等に取り外すことができるように、取付ねじ８４により基準レバー７の一端側の下部に着脱可能に取り付けられている。
調節機構部９は、図３及び図４に示すように、中空の円板形状に形成された第１中空円板９１及び第２中空円板９２を備えて構成され、コンタクタ８の座面８３上でコンタクタ８の外周面を被覆する形で保持されている。第１中空円板９１及び第２中空円板９２は、径（内径）が同一となるように形成され、圧子軸４１の中心軸を回転軸として回転することができるようになっている。
第１中空円板９１は、第２中空円板９２の上面に載置され、下面にリードの小さい螺旋面９１ａが形成されている。第１中空円板９１の螺旋面９１ａのリードは、例えば、０．１８ｍｍである。また、第１中空円板９１の外周面上には、高さを微調節する際に、第１中空円板９１の回転方向における位置を示す指標（第１の指標）９１ｂが設けられている。また、第１中空円板９１の上面が、基準レバー７の下面に当接するように構成されている。
第２中空円板９２は、コンタクタ８の座面８３に載置され、上面に第１中空円板９１の螺旋面９１ａとリードが等しい螺旋面９２ａが形成されている。即ち、第１中空円板９１の螺旋面９１ａと第２中空円板９２の螺旋面９２ａとが重ね合わさるように構成されている。また、第２中空円板９２の外周面上には、高さを微調節する際に、調節機構部９の高さの変化量を示す指標（第２の指標）９２ｂが目盛状に等間隔で複数設けられている。
第１中空円板９１は、第２中空円板９２の上面に載置され、下面にリードの小さい螺旋面９１ａが形成されている。第１中空円板９１の螺旋面９１ａのリードは、例えば、０．１８ｍｍである。また、第１中空円板９１の外周面上には、高さを微調節する際に、第１中空円板９１の回転方向における位置を示す指標（第１の指標）９１ｂが設けられている。また、第１中空円板９１の上面が、基準レバー７の下面に当接するように構成されている。
第２中空円板９２は、コンタクタ８の座面８３に載置され、上面に第１中空円板９１の螺旋面９１ａとリードが等しい螺旋面９２ａが形成されている。即ち、第１中空円板９１の螺旋面９１ａと第２中空円板９２の螺旋面９２ａとが重ね合わさるように構成されている。また、第２中空円板９２の外周面上には、高さを微調節する際に、調節機構部９の高さの変化量を示す指標（第２の指標）９２ｂが目盛状に等間隔で複数設けられている。
調節機構部９は、上記のように、基準レバー７の下面に第１中空円板９１の上面が当接し、コンタクタ８の座面８３に第２中空円板９２の下面が当接するように構成されており、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を圧子軸４１の中心軸を回転軸として回転させ、第１中空円板９１と第２中空円板９２の回転方向における相対的な位置関係をずらすことにより、自身の高さを微調節することができる。そして、調節機構部９は、自身の高さを微調節することにより、基準レバー７を介して、変位センサ固定部５ｂを上下方向に移動させることができる。
従って、調節機構部９は、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節することができるようになっている。
従って、調節機構部９は、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節することができるようになっている。
ストッパ１２は、基準レバー７の基準位置を規定するように、基準レバー７の他端側上面に当接する部材である。
このストッパ１２は、例えば、マイクロメータヘッドからなり、送りねじを回すことで高さ調整が可能となっている。つまり、ストッパ１２の高さ調整を行うことによって、ストッパ１２に当接する基準レバー７の回動角度を調節したり、ストッパ１２が基準レバー７に当接しないように調節したりすることができる。
このストッパ１２は、例えば、マイクロメータヘッドからなり、送りねじを回すことで高さ調整が可能となっている。つまり、ストッパ１２の高さ調整を行うことによって、ストッパ１２に当接する基準レバー７の回動角度を調節したり、ストッパ１２が基準レバー７に当接しないように調節したりすることができる。
制御部２００は、図５に示すように、ＣＰＵ２１０と、ＲＡＭ２２０と、記憶部２３０と、を備えて構成されている。そして、制御部２００は、システムバスなどを介して、ＸＹＺステージ２ｂ、圧子変位センサ５、第１フォースモータ６、第２フォースモータ１０、表示部３００、操作部４００等と接続している。
ＣＰＵ２１０は、例えば、記憶部２３０に記憶される押込み試験機１００に備えられる各種機能を実行するための処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。
ＲＡＭ２２０は、例えば、ＣＰＵ２１０によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。
記憶部２３０は、例えば、押込み試験機１００で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ２１０によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部２３０に記憶されている。具体的には、記憶部２３０は、試料表面基準測定プログラム２３１と、荷重調整プログラム２３２と、等を記憶している。
試料表面基準測定プログラム２３１は、圧子４の先端部とコンタクタ８を試料表面に当接させた状態から荷重レバー３を回動させて、その圧子４を試料Ｓに押し付けた際の押し込み深さ量を、変位センサ固定部５ｂと変位センサ可動部５ａとの間の静電容量の変化量を検出することによって測定する機能をＣＰＵ２１０に実現させるプログラムである。
つまり、ＣＰＵ２１０が試料表面基準測定プログラム２３１を実行することにより、第１フォースモータ６を駆動させて荷重レバー３を回動させ、その荷重レバー３に備えられている圧子４を試料Ｓに押し付けた際の押し込み深さ量を、圧子変位センサ５により計測される圧子４の変位量を検出することによって測定する測定手段として機能する。
具体的には、ストッパ１２を基準レバー７から離した配置に調節し、コンタクタ８が試料Ｓに当接した状態から圧子４を試料Ｓに押し付けて、その押し込み深さ量を測定する。
つまり、ＣＰＵ２１０が試料表面基準測定プログラム２３１を実行することにより、第１フォースモータ６を駆動させて荷重レバー３を回動させ、その荷重レバー３に備えられている圧子４を試料Ｓに押し付けた際の押し込み深さ量を、圧子変位センサ５により計測される圧子４の変位量を検出することによって測定する測定手段として機能する。
具体的には、ストッパ１２を基準レバー７から離した配置に調節し、コンタクタ８が試料Ｓに当接した状態から圧子４を試料Ｓに押し付けて、その押し込み深さ量を測定する。
荷重調整プログラム２３２は、測定手段としてのＣＰＵ２１０が、押し込み深さ量を測定する間、コンタクタ８を試料Ｓに押し付ける荷重を一定に調整する機能をＣＰＵ２１０に実現させるプログラムである。
つまり、ＣＰＵ２１０が荷重調整プログラム２３２を実行することにより、第２フォースモータ１０の出力を調節するようにして、基準レバー７の駆動を調整し、コンタクタ８を試料Ｓに押し付ける荷重を一定に調整する。
具体的には、ＣＰＵ２１０は、基準レバー７がコンタクタ８を押し下げる際の押し付け力であって、コンタクタ８が試料Ｓに押し付けられる荷重が一定になるように、基準レバー７の駆動を調整し、コンタクタ８を試料Ｓに押し付ける際の荷重を一定に調整する。
つまり、ＣＰＵ２１０が荷重調整プログラム２３２を実行することにより、第２フォースモータ１０の出力を調節するようにして、基準レバー７の駆動を調整し、コンタクタ８を試料Ｓに押し付ける荷重を一定に調整する。
具体的には、ＣＰＵ２１０は、基準レバー７がコンタクタ８を押し下げる際の押し付け力であって、コンタクタ８が試料Ｓに押し付けられる荷重が一定になるように、基準レバー７の駆動を調整し、コンタクタ８を試料Ｓに押し付ける際の荷重を一定に調整する。
表示部３００は、例えば、液晶表示パネルであって、制御部２００から入力される表示信号に従って、試験結果等、各種表示画面の表示処理を行う。
操作部４００は、例えば、キーボードなどの操作キー群であって、作業者により操作されると、その操作に伴う操作信号を制御部２００に出力する。なお、操作部４００は、必要に応じてマウスやタッチパネルなどのポインティングデバイスや、リモートコントローラなど、その他の操作装置を備えるようにしてもよい。
そして、この操作部４００は、作業者が試料Ｓの押込み試験を行う指示入力を行う際等に操作される。
そして、この操作部４００は、作業者が試料Ｓの押込み試験を行う指示入力を行う際等に操作される。
次に、第１実施形態に係る押込み試験機１００における圧子４の交換作業について説明する。
まず、作業者は、取付ねじ８４を緩めて基準レバー７からコンタクタ８を取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２を緩めて圧子軸４１から圧子４を取り外した後、新しい圧子４を圧子軸４１に取り付けて圧子固定ねじ４２を締め付ける。
次に、作業者は、コンタクタ８を基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４を軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１に設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１と第２中空円板９２の回転方向における相対的な位置関係が、圧子４を交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転方向に回転させる。
次に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて基準レバー７にコンタクタ８をしっかりと固定する。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第２フォースモータ１０を制御して基準レバー７を回動させ、コンタクタ８を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第１フォースモータ６を制御して荷重レバー３を回動させ、圧子４を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８及び圧子４が試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４を緩めてコンタクタ８の取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１の螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２の螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量（目盛の量）を算出し、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
最後に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて基準レバー７にコンタクタ８をしっかりと固定する。
まず、作業者は、取付ねじ８４を緩めて基準レバー７からコンタクタ８を取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２を緩めて圧子軸４１から圧子４を取り外した後、新しい圧子４を圧子軸４１に取り付けて圧子固定ねじ４２を締め付ける。
次に、作業者は、コンタクタ８を基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４を軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１に設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１と第２中空円板９２の回転方向における相対的な位置関係が、圧子４を交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転方向に回転させる。
次に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて基準レバー７にコンタクタ８をしっかりと固定する。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第２フォースモータ１０を制御して基準レバー７を回動させ、コンタクタ８を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第１フォースモータ６を制御して荷重レバー３を回動させ、圧子４を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８及び圧子４が試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４を緩めてコンタクタ８の取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１の螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２の螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量（目盛の量）を算出し、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
最後に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて基準レバー７にコンタクタ８をしっかりと固定する。
以上のように、第１実施形態に係る押込み試験機１００によれば、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部９を備え、調節機構部９は、下面に螺旋面９１ａが形成された第１中空円板９１と、上面に第１中空円板９１の螺旋面９１ａとリードが等しい螺旋面９２ａが形成され、当該上面に第１中空円板９１の下面が重なるように第１中空円板９１が載置された第２中空円板９２と、を備え、第１中空円板９１及び第２中空円板９２は、圧子軸４１の中心軸を回転軸として回転可能であるので、圧子４が試料表面位置に到達した際に、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように容易に調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
特に、第１実施形態に係る押込み試験機１００によれば、コンタクタ８の外周面側に、調節機構部９を載置可能な座面８３が形成され、基準レバー７の下面に第１中空円板９１の上面が当接し、コンタクタ８の座面８３に第２中空円板９２の下面が当接するので、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転させるだけで容易に変位センサ固定部５ｂの位置を調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
また、第１実施形態に係る押込み試験機１００によれば、第１中空円板９１の外周面には、当該第１中空円板９１の回転方向における位置を示す指標９１ｂが設けられ、第２中空円板９２の外周面には、調節機構部９の高さの変化量を示す指標９２ｂが設けられているので、指標９１ｂ及び指標９２ｂを参照することで、容易に変位センサ固定部５ｂの高さを調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれをさらに容易に調節することができる。
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態と比べ、レバー型の計装化押込み試験機である押込み試験機１００の代わりに、直動型の計装化押込み試験機である押込み試験機１１０に対して本発明を適用している点で異なっている。即ち、第２実施形態における押込み試験機１１０は、圧子４に付与する試験力（荷重）と、圧子４の押込み深さとを連続してモニター可能な直動型の計装化押込み試験機である。なお、説明の簡略化のため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
第２実施形態では、第１実施形態と比べ、レバー型の計装化押込み試験機である押込み試験機１００の代わりに、直動型の計装化押込み試験機である押込み試験機１１０に対して本発明を適用している点で異なっている。即ち、第２実施形態における押込み試験機１１０は、圧子４に付与する試験力（荷重）と、圧子４の押込み深さとを連続してモニター可能な直動型の計装化押込み試験機である。なお、説明の簡略化のため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
押込み試験機１１０は、図６及び図７に示すように、試料Ｓが載置される試料台２１と、先端に圧子４を保持する圧子軸４１と、圧子軸４１に固定され、上面視にて環状に形成された変位センサ可動部５ａ（圧子連動部）と、圧子軸４１の他端に固定された第１負荷伝達部４４と、一端が第１負荷伝達部４４に固定され、他端が試験機本体１１１に固定された圧子軸ガイド４５と、第１負荷伝達部４４の他端に固定された圧子軸駆動モータ（荷重負荷機構部）６１と、圧子４の先端部の位置基準となるコンタクタ８（圧子基準部）と、コンタクタ８の外周面に備えられる調節機構部９と、上面視にて環状に形成された変位センサ固定部５ｂ（圧子位置検出部）と、下部にコンタクタ８が取り付けられ、上部に変位センサ固定部５ｂが備えられた押圧固定部材７１（押圧固定部）と、変位センサ固定部５ｂの上面に固定され、上面視にて環状に形成された第２負荷伝達部１３と、一端が第２負荷伝達部１３に固定され、他端が試験機本体１１１に固定された圧子基準部ガイド１４と、第２負荷伝達部１３の他端に固定され、上面視にて環状に形成された圧子基準部駆動モータ（圧子基準部駆動部）１１と、押込み試験機１１０の各部を制御する制御部２００と、表示部３００と、操作部４００と、等を備えて構成される。なお、制御部２００は、システムバスなどを介して、圧子変位センサ５、圧子軸駆動モータ６１、圧子基準部駆動モータ１１、表示部３００、操作部４００等と接続している。
圧子軸ガイド４５は、例えば、板ばねにより構成され、一端が第１負荷伝達部４４に固定されるとともに、他端が試験機本体１１１に固定されている。この圧子軸ガイド４５は、第１負荷伝達部４４に荷重が負荷された際に、その負荷に伴って第１負荷伝達部４４を試料台２１の方向に押し下げるように撓むようになっている。
なお、圧子軸ガイド４５は、第１負荷伝達部４４と試験機本体１１１との間に設けられた第２負荷伝達部１３に形成された挿通溝１３ａを挿通するように設けられている。
なお、圧子軸ガイド４５は、第１負荷伝達部４４と試験機本体１１１との間に設けられた第２負荷伝達部１３に形成された挿通溝１３ａを挿通するように設けられている。
圧子軸駆動モータ６１は、例えば、フォースコイルとマグネットとにより構成されており、マグネットがつくる磁界とフォースコイルに流れる電流との電磁誘導に応じて発生する力を駆動力として用い、第１負荷伝達部４４を介して圧子軸４１をその軸方向に移動させる。そして、圧子軸駆動モータ６１の駆動によって、圧子軸４１を押し下げるようにして、圧子４に荷重を負荷し、圧子４を試料Ｓの表面に押し付けることができるようになっている。
即ち、圧子軸駆動モータ６１は、圧子軸４１をその軸方向に移動させ、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部として機能する。
即ち、圧子軸駆動モータ６１は、圧子軸４１をその軸方向に移動させ、圧子４を介して試料Ｓに所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部として機能する。
押圧固定部材７１の下部には、コンタクタ８が着脱可能に取り付けられている。
また、押圧固定部材７１の上部には、変位センサ可動部５ａが移動した際の変位量を検出する変位センサ固定部５ｂが備えられている。
即ち、押圧固定部材７１は、下部にコンタクタ８が取り付けられ、上部に変位センサ固定部５ｂが備えられた押圧固定部として機能する。
また、押圧固定部材７１の上部には、変位センサ可動部５ａが移動した際の変位量を検出する変位センサ固定部５ｂが備えられている。
即ち、押圧固定部材７１は、下部にコンタクタ８が取り付けられ、上部に変位センサ固定部５ｂが備えられた押圧固定部として機能する。
圧子基準部ガイド１４は、例えば、板ばねにより構成され、一端が第２負荷伝達部１３に固定されるとともに、他端が試験機本体１１１に固定されている。この圧子基準部ガイド１４は、第２負荷伝達部１３に荷重が負荷された際に、その負荷に伴って第２負荷伝達部１３を試料台２１の方向に押し下げるように撓むようになっている。
圧子基準部駆動モータ１１は、例えば、フォースコイルとマグネットとにより構成されており、マグネットがつくる磁界とフォースコイルに流れる電流との電磁誘導に応じて発生する力を駆動力として用い、第２負荷伝達部１３を介して変位センサ固定部５ｂ及び押圧固定部材７１を下方に移動させる。そして、圧子基準部駆動モータ１１の駆動によって、押圧固定部材７１を押し下げるようにして、コンタクタ８をその軸方向に移動させ、コンタクタ８を試料Ｓの表面に接触させることができるようになっている。
即ち、圧子基準部駆動モータ１１は、コンタクタ８を圧子軸４１の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部として機能する。
即ち、圧子基準部駆動モータ１１は、コンタクタ８を圧子軸４１の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部として機能する。
次に、第２実施形態に係る押込み試験機１１０における圧子４の交換作業について説明する。
まず、作業者は、取付ねじ８４を緩めて押圧固定部材７１からコンタクタ８を取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２を緩めて圧子軸４１から圧子４を取り外した後、新しい圧子４を圧子軸４１に取り付けて圧子固定ねじ４２を締め付ける。
次に、作業者は、コンタクタ８を押圧固定部材７１に取り付けて取付ねじ８４を軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１に設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１と第２中空円板９２の回転方向における相対的な位置関係が、圧子４を交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転方向に回転させる。
次に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて押圧固定部材７１にコンタクタ８をしっかりと固定する。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、圧子基準部駆動モータ１１を制御して押圧固定部材７１を下降させ、コンタクタ８を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、圧子軸駆動モータ６１を制御して圧子軸４１を下降させ、圧子４を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８及び圧子４が試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４を緩めてコンタクタ８の取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１の螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２の螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量（目盛の量）を算出し、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
最後に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて押圧固定部材７１にコンタクタ８をしっかりと固定する。
まず、作業者は、取付ねじ８４を緩めて押圧固定部材７１からコンタクタ８を取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２を緩めて圧子軸４１から圧子４を取り外した後、新しい圧子４を圧子軸４１に取り付けて圧子固定ねじ４２を締め付ける。
次に、作業者は、コンタクタ８を押圧固定部材７１に取り付けて取付ねじ８４を軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１に設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１と第２中空円板９２の回転方向における相対的な位置関係が、圧子４を交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転方向に回転させる。
次に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて押圧固定部材７１にコンタクタ８をしっかりと固定する。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、圧子基準部駆動モータ１１を制御して押圧固定部材７１を下降させ、コンタクタ８を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４を試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、圧子軸駆動モータ６１を制御して圧子軸４１を下降させ、圧子４を下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８及び圧子４が試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４を緩めてコンタクタ８の取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１の螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２の螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２に設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量（目盛の量）を算出し、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
最後に、作業者は、取付ねじ８４を締め付けて押圧固定部材７１にコンタクタ８をしっかりと固定する。
以上のように、第２実施形態に係る押込み試験機１１０によれば、第１実施形態に係る押込み試験機１００と同様、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部９を備え、調節機構部９は、下面に螺旋面９１ａが形成された第１中空円板９１と、上面に第１中空円板９１の螺旋面９１ａとリードが等しい螺旋面９２ａが形成され、当該上面に第１中空円板９１の下面が重なるように第１中空円板９１が載置された第２中空円板９２と、を備え、第１中空円板９１及び第２中空円板９２は、圧子軸４１の中心軸を回転軸として回転可能であるので、圧子４が試料表面位置に到達した際に、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように容易に調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
特に、第２実施形態に係る押込み試験機１１０によれば、コンタクタ８の外周面側に、調節機構部９を載置可能な座面８３が形成され、押圧固定部材７１の下面に第１中空円板９１の上面が当接し、コンタクタ８の座面８３に第２中空円板９２の下面が当接するので、第１中空円板９１又は第２中空円板９２を回転させるだけで容易に変位センサ固定部５ｂの位置を調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
また、第２実施形態に係る押込み試験機１１０によれば、第１中空円板９１の外周面には、当該第１中空円板９１の回転方向における位置を示す指標９１ｂが設けられ、第２中空円板９２の外周面には、調節機構部９の高さの変化量を示す指標９２ｂが設けられているので、指標９１ｂ及び指標９２ｂを参照することで、容易に変位センサ固定部５ｂの高さを調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４の個体差に伴う上下方向の位置ずれをさらに容易に調節することができる。
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
（変形例１）
例えば、図８に示す例では、第１実施形態と比べ、圧子４Ａの形状、コンタクタ８Ａの形状、及び調節機構部９Ａの取付位置が異なっている。
具体的には、圧子４Ａは、圧子軸４１Ａの下面と当接する部分の外周面側に、調節機構部を載置可能な座面４３Ａが形成され、この座面４３Ａに調節機構部９Ａを載置して保持することができるようになっている。変形例１では、第２中空円板９１Ｂが圧子４Ａの座面４３Ａに載置され、第１中空円板９１Ａの上面が圧子軸４１Ａの下面に当接するように構成されている。
即ち、変形例１では、調節機構部９Ａを、コンタクタ８Ａではなく圧子４Ａで保持するようになっている。
例えば、図８に示す例では、第１実施形態と比べ、圧子４Ａの形状、コンタクタ８Ａの形状、及び調節機構部９Ａの取付位置が異なっている。
具体的には、圧子４Ａは、圧子軸４１Ａの下面と当接する部分の外周面側に、調節機構部を載置可能な座面４３Ａが形成され、この座面４３Ａに調節機構部９Ａを載置して保持することができるようになっている。変形例１では、第２中空円板９１Ｂが圧子４Ａの座面４３Ａに載置され、第１中空円板９１Ａの上面が圧子軸４１Ａの下面に当接するように構成されている。
即ち、変形例１では、調節機構部９Ａを、コンタクタ８Ａではなく圧子４Ａで保持するようになっている。
調節機構部９Ａは、上記のように、圧子軸４１Ａの下面に第１中空円板９１Ａの上面が当接し、圧子４Ａの座面４３Ａに第２中空円板９１Ｂの下面が当接するように構成されており、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを圧子軸４１Ａの中心軸を回転軸として回転させ、第１中空円板９１Ａと第２中空円板９２Ａの回転方向における相対的な位置関係をずらすことにより、自身の高さを微調節することができる。そして、調節機構部９Ａは、自身の高さを微調節することにより、圧子軸４１Ａを介して、変位センサ可動部５ａを上下方向に移動させることができる。
従って、調節機構部９Ａは、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節することができるようになっている。
従って、調節機構部９Ａは、変位センサ可動部５ａが変位センサ固定部５ｂの上下方向における中間位置（基準位置）に配されるように、変位センサ可動部５ａと変位センサ固定部５ｂとの上下方向における相対的な位置関係を調節することができるようになっている。
なお、変形例１では、コンタクタ８Ａに調節機構部９Ａを保持させることがないため、座面８３を設けないようにしているが、これに限定されるものではなく、第１実施形態のコンタクタ８をそのまま使用することとしてもよい。
次に、変形例１に係る押込み試験機１００における圧子４Ａの交換作業について説明する。
まず、作業者は、取付ねじ８４Ａを緩めて基準レバー７からコンタクタ８Ａを取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを緩めて圧子軸４１Ａから圧子４Ａを取り外した後、新しい圧子４Ａを圧子軸４１Ａに取り付けて圧子固定ねじ４２Ａを軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１Ａに設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２Ａに設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１Ａと第２中空円板９２Ａの回転方向における相対的な位置関係が、圧子４Ａを交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを回転方向に回転させる。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを締め付けて圧子軸４１Ａに圧子４Ａをしっかりと固定する。
次に、作業者は、コンタクタ８Ａを基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４Ａを締め付ける。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８Ａを試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第２フォースモータ１０を制御して基準レバー７を回動させ、コンタクタ８Ａを下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４Ａを試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第１フォースモータ６を制御して荷重レバー３を回動させ、圧子４Ａを下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８Ａ及び圧子４Ａが試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４Ａを緩めて基準レバー７からコンタクタ８Ａを取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを緩めて圧子４Ａの取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１Ａの螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２Ａの螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２Ａに設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量を算出し、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを締め付けて圧子軸４１Ａに圧子４Ａをしっかりと固定する。
最後に、作業者は、コンタクタ８Ａを基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４Ａを締め付ける。
まず、作業者は、取付ねじ８４Ａを緩めて基準レバー７からコンタクタ８Ａを取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを緩めて圧子軸４１Ａから圧子４Ａを取り外した後、新しい圧子４Ａを圧子軸４１Ａに取り付けて圧子固定ねじ４２Ａを軽く締め付ける。
次に、作業者は、第１中空円板９１Ａに設けられた指標９１ｂ及び第２中空円板９２Ａに設けられた指標９２ｂに基づいて、第１中空円板９１Ａと第２中空円板９２Ａの回転方向における相対的な位置関係が、圧子４Ａを交換する前の位置関係となるように、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを回転方向に回転させる。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを締め付けて圧子軸４１Ａに圧子４Ａをしっかりと固定する。
次に、作業者は、コンタクタ８Ａを基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４Ａを締め付ける。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、コンタクタ８Ａを試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第２フォースモータ１０を制御して基準レバー７を回動させ、コンタクタ８Ａを下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、作業者は、操作部４００を操作して、圧子４Ａを試料Ｓに接触する位置まで下降させる指示入力を行う。ＣＰＵ２１０は、上記指示入力に応じた操作信号を操作部７から受け付けると、第１フォースモータ６を制御して荷重レバー３を回動させ、圧子４Ａを下降させて試料Ｓに接触させる。
次に、ＣＰＵ２１０は、基準位置と、現在の試料表面位置における変位センサ固定部５ｂに対する変位センサ可動部５ａの相対的な位置と、の上下方向におけるずれ量を算出する。ここで、基準位置とは、コンタクタ８Ａ及び圧子４Ａが試料Ｓに接触した状態において、変位センサ可動部５ａが、上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂのちょうど中間に位置したときの位置のことをいう。
次に、作業者は、取付ねじ８４Ａを緩めて基準レバー７からコンタクタ８Ａを取り外す。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを緩めて圧子４Ａの取り付け状態を緩める。
次に、作業者は、第１中空円板９１Ａの螺旋面９１ａ及び第２中空円板９２Ａの螺旋面９２ａのリードと第２中空円板９２Ａに設けられた指標９２ｂの目盛数とから算出される１目盛毎の高さのずれ量に基づいて、基準位置との上下方向におけるずれ量に相当する目量を算出し、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを算出された目量分だけ回転方向に回転させる。
次に、作業者は、圧子固定ねじ４２Ａを締め付けて圧子軸４１Ａに圧子４Ａをしっかりと固定する。
最後に、作業者は、コンタクタ８Ａを基準レバー７に取り付けて取付ねじ８４Ａを締め付ける。
以上のように、変形例１に係る押込み試験機１００によれば、圧子４Ａの圧子軸４１Ａの下面と当接する部分の外周面側に、調節機構部９Ａを載置可能な座面４３Ａが形成され、圧子軸４１Ａの下面に第１中空円板９１Ａの上面が当接し、圧子４Ａの座面４３Ａに第２中空円板９２Ａの下面が当接するので、第１中空円板９１Ａ又は第２中空円板９２Ａを回転させるだけで容易に変位センサ可動部５ａの位置を調節することができることとなって、圧子交換時の圧子４Ａの個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
なお、変形例１については、第２実施形態に係る押込み試験機１１０に適用することも当然に可能である。
なお、変形例１については、第２実施形態に係る押込み試験機１１０に適用することも当然に可能である。
（変形例２）
例えば、図９に示す例では、第１及び第２実施形態と比べ、調節機構部９Ｂの形状が異なっている。
具体的には、調節機構部９Ｂの第２中空円板９２Ｂは、径方向内側に、上方に突出して第１中空円板９１Ｂの回転を案内する案内部９２１Ｂを備えて構成されている。
なお、上記変形例２では、案内部９２１Ｂを径方向内側に設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、径方向外側に設けるようにしてもよい。
また、上記変形例２では、第２中空円板９２Ｂに案内部９２１Ｂを設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、第２中空円板９２Ｂに案内部９２１Ｂを設ける代わりに、第１中空円板９１Ｂの径方向内側又は外側に、下方に突出して第２中空円板９２Ｂの回転を案内する案内部を設けるようにしてもよい。
なお、変形例２については、変形例１と組み合わせることも可能である。
例えば、図９に示す例では、第１及び第２実施形態と比べ、調節機構部９Ｂの形状が異なっている。
具体的には、調節機構部９Ｂの第２中空円板９２Ｂは、径方向内側に、上方に突出して第１中空円板９１Ｂの回転を案内する案内部９２１Ｂを備えて構成されている。
なお、上記変形例２では、案内部９２１Ｂを径方向内側に設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、径方向外側に設けるようにしてもよい。
また、上記変形例２では、第２中空円板９２Ｂに案内部９２１Ｂを設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、第２中空円板９２Ｂに案内部９２１Ｂを設ける代わりに、第１中空円板９１Ｂの径方向内側又は外側に、下方に突出して第２中空円板９２Ｂの回転を案内する案内部を設けるようにしてもよい。
なお、変形例２については、変形例１と組み合わせることも可能である。
以上のように、変形例２に係る押込み試験機１００によれば、第１中空円板９１Ｂ及び第２中空円板９２Ｂのうち何れか一方の中空円板は、他方の中空円板の回転を案内する案内部を備えるので、第１中空円板９１Ｂ又は第２中空円板９２Ｂを回転させた際に、当該中空円板を保持するコンタクタ８又は圧子４Ａを傾かせることなく安定して動作させることができることとなって、圧子交換時の圧子の個体差に伴う上下方向の位置ずれを容易且つ安価に調節することができる。
（その他の変形例）
また、上記第１及び第２実施形態では、第１中空円板９１の外周面上に回転方向における位置を示す指標（第１の指標）９１ｂが設けられ、第２中空円板９２の外周面上に調節機構部９の高さの変化量を示す指標（第２の指標）９２ｂが設けられているが、これに限定されるものではなく、第１中空円板９１の外周面上に調節機構部９の高さの変化量を示す指標を設けるようにし、第２中空円板９２の外周面上に回転方向における位置を示す指標を設けるようにしてもよい。
また、上記第１及び第２実施形態では、第１中空円板９１の外周面上に回転方向における位置を示す指標（第１の指標）９１ｂが設けられ、第２中空円板９２の外周面上に調節機構部９の高さの変化量を示す指標（第２の指標）９２ｂが設けられているが、これに限定されるものではなく、第１中空円板９１の外周面上に調節機構部９の高さの変化量を示す指標を設けるようにし、第２中空円板９２の外周面上に回転方向における位置を示す指標を設けるようにしてもよい。
また、上記第１及び第２実施形態では、圧子変位センサ５の構成を、変位センサ可動部５ａと、変位センサ可動部５ａを挟むように離間して配される上下一対の電極板で構成された変位センサ固定部５ｂと、を備えるようにしているが、これに限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、圧子変位センサ５１を、電極板で構成された変位センサ可動部５１ａと、変位センサ可動部５１ａの上方に配される一つの電極板で構成された変位センサ固定部５１ｂと、を備える構成としてもよい。
圧子変位センサ５１によれば、押込み深さの測定範囲を幅広く取ることができるので、多様な試料Ｓの物性値を測定することができる。
例えば、図１０に示すように、圧子変位センサ５１を、電極板で構成された変位センサ可動部５１ａと、変位センサ可動部５１ａの上方に配される一つの電極板で構成された変位センサ固定部５１ｂと、を備える構成としてもよい。
圧子変位センサ５１によれば、押込み深さの測定範囲を幅広く取ることができるので、多様な試料Ｓの物性値を測定することができる。
その他、押込み試験機１００を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
１００、１１０ 押込み試験機
１、１１１ 試験機本体
２ 基台
２１ 試料台
３ 荷重レバー
４、４Ａ 圧子
４１、４１Ａ 圧子軸
４２、４２Ａ 圧子固定ねじ
４３Ａ 座面
４４ 第１負荷伝達部
４５ 圧子軸ガイド
５、５１ 圧子変位センサ
５ａ、５１ａ 変位センサ可動部（圧子連動部）
５ｂ、５１ｂ 変位センサ固定部（圧子位置検出部）
６ 第１フォースモータ（荷重負荷機構部）
６１ 圧子軸駆動モータ（荷重負荷機構部）
７ 基準レバー（押圧固定部）
７１ 押圧固定部材（押圧固定部）
８、８Ａ コンタクタ（圧子基準部）
８１、８１Ａ 孔部
８２、８２Ａ 試料表面接触部
８３ 座面
８４、８４Ａ 取付ねじ
９、９Ａ、９Ｂ 調節機構部
９１、９１Ａ、９１Ｂ 第１中空円板
９１ａ 螺旋面
９１ｂ 指標（第１の指標）
９２、９２Ａ、９２Ｂ 第２中空円板
９２ａ 螺旋面
９２ｂ 指標（第２の指標）
９２１Ｂ 案内部
１０ 第２フォースモータ（圧子基準部駆動部）
１１ 圧子基準部駆動モータ（圧子基準部駆動部）
１３ 第２負荷伝達部
１４ 圧子基準部ガイド
２００ 制御部
２１０ ＣＰＵ（測定手段）
２３０ 記憶部
２３１ 試料表面基準測定プログラム（測定手段）
２３２ 荷重調整プログラム
３００ 表示部
４００ 操作部
Ｓ 試料
１、１１１ 試験機本体
２ 基台
２１ 試料台
３ 荷重レバー
４、４Ａ 圧子
４１、４１Ａ 圧子軸
４２、４２Ａ 圧子固定ねじ
４３Ａ 座面
４４ 第１負荷伝達部
４５ 圧子軸ガイド
５、５１ 圧子変位センサ
５ａ、５１ａ 変位センサ可動部（圧子連動部）
５ｂ、５１ｂ 変位センサ固定部（圧子位置検出部）
６ 第１フォースモータ（荷重負荷機構部）
６１ 圧子軸駆動モータ（荷重負荷機構部）
７ 基準レバー（押圧固定部）
７１ 押圧固定部材（押圧固定部）
８、８Ａ コンタクタ（圧子基準部）
８１、８１Ａ 孔部
８２、８２Ａ 試料表面接触部
８３ 座面
８４、８４Ａ 取付ねじ
９、９Ａ、９Ｂ 調節機構部
９１、９１Ａ、９１Ｂ 第１中空円板
９１ａ 螺旋面
９１ｂ 指標（第１の指標）
９２、９２Ａ、９２Ｂ 第２中空円板
９２ａ 螺旋面
９２ｂ 指標（第２の指標）
９２１Ｂ 案内部
１０ 第２フォースモータ（圧子基準部駆動部）
１１ 圧子基準部駆動モータ（圧子基準部駆動部）
１３ 第２負荷伝達部
１４ 圧子基準部ガイド
２００ 制御部
２１０ ＣＰＵ（測定手段）
２３０ 記憶部
２３１ 試料表面基準測定プログラム（測定手段）
２３２ 荷重調整プログラム
３００ 表示部
４００ 操作部
Ｓ 試料
Claims (4)
- 先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子基準部の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記押圧固定部の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子基準部の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする押込み試験機。 - 先端に圧子を保持する圧子軸と、前記圧子軸に固定され、前記圧子と連動する圧子連動部と、前記圧子軸をその軸方向に移動させ、前記圧子を介して試料に所定の試験力を負荷する荷重負荷機構部と、前記圧子の先端部の位置基準となる圧子基準部と、前記圧子基準部と連動し前記圧子連動部の変位量を検出する圧子位置検出部と、下部に前記圧子基準部が取り付けられ、上部に圧子位置検出部が備えられた押圧固定部と、前記圧子基準部を前記圧子軸の軸方向に移動させる圧子基準部駆動部と、前記圧子基準部を試料表面に当接させた状態から前記圧子軸をその軸方向に移動させ、試料表面に当接させた前記圧子を前記試料に押し付けた際の押し込み深さ量を、前記圧子位置検出部が前記圧子連動部の変位量を検出することによって測定する測定手段と、を備えた押込み試験機において、
前記圧子連動部と前記圧子位置検出部との上下方向における相対的な位置関係を調節する調節機構部を備え、
前記調節機構部は、
下面に螺旋面が形成された第１中空円板と、
上面に前記第１中空円板の螺旋面とリードが等しい螺旋面が形成され、当該上面に前記第１中空円板の下面が重なるように前記第１中空円板が載置された第２中空円板と、
を備え、
前記第１中空円板及び前記第２中空円板は、前記圧子軸の中心軸を回転軸として回転可能であり、
前記圧子の前記圧子軸の下面と当接する部分の外周面側に、前記調節機構部を載置可能な座面が形成され、
前記圧子軸の下面に前記第１中空円板の上面が当接し、前記圧子の座面に前記第２中空円板の下面が当接することを特徴とする押込み試験機。 - 前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板は、他方の中空円板の回転を案内する案内部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の押込み試験機。
- 前記第１中空円板及び前記第２中空円板のうち何れか一方の中空円板の外周面には、当該中空円板の回転方向における位置を示す第１の指標が設けられ、他方の中空円板の外周面には、前記調節機構部の高さの変化量を示す第２の指標が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の押込み試験機。
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