JP2001132744A - シャフトの支持方法及び支持機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な部品を用いずにシャフトのガタを解消
する。 【解決手段】 本体２にベアリング１０及びシャフト１
１を介してレバー３を回動可能に支持する際のシャフト
１１の支持方法である。ベアリング１０が取り付けられ
るレバー３側から、シャフト１１を、その軸方向と直交
する一方向へ付勢して支持するようにした。また、この
方法を実施する支持機構として、レバー３側に取り付け
られてシャフト１１をその軸方向と直交する一方向へ付
勢する付勢手段２５を用いた。この付勢手段２５でシャ
フト１１を一方向へ付勢すると、シャフト１１が付勢手
段２５とベアリング１０で両側から挟まれて支持される
状態になり、ガタつきを解消する。付勢手段２５として
は板バネ２６を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬さ試験機に使用
されるシャフト等のように、がたつきをなくして高精度
に支持する必要のあるシャフトに用いて好適なシャフト
の支持方法及び支持機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、硬さ試験機においては、硬さ測
定を行うレバーがベアリングを介して装置本体側に支持
されている。即ち、レバーにベアリングが取り付けら
れ、このベアリングにシャフトが挿入され、このシャフ
トが装置本体に取り付けられることで、レバーが装置本
体側に回動可能に支持されている。

【０００３】レバーの先端部には圧子が取り付けられて
いる。このレバーがシャフトを中心に回動してその先端
の圧子が試験片に圧接されて、硬さ試験が行われる。

【０００４】ところで、ベアリングとシャフトとの間に
は必ずガタがある。しかし、レバーによる荷重がシャフ
トに対して一方向からしか作用しない構造の硬さ試験機
においては、上記ベアリングとシャフトとの間のガタは
あまり問題にならず、無視できるものである。

【０００５】これに対して、レバーによる荷重がシャフ
トに対して多方向から作用する構造の硬さ試験機におい
ては、ベアリングとシャフトとの間のガタが問題とな
る。このガタを解消するために、従来は高精度のベアリ
ングを使用するか、十字バネを使用していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ベアリング
とシャフトとの間のガタを解消するために、高精度のベ
アリングや十字バネを使用する場合、そのベアリングや
十字バネ自体が高価なものであるため、装置のコストが
嵩む要因となっていた。

【０００７】本発明は以上述べたような点に鑑みてなさ
れたもので、高価な部品を用いずにシャフトのガタを解
消することができるシャフトの支持方法及び支持機構を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために第１の発明に係るシャフトの支持方法は、本体に
ベアリング及びシャフトを介して回動体を回動可能に支
持する際のシャフトの支持方法において、上記本体又は
回動体のうち上記ベアリングが取り付けられる側から、
上記シャフトを、その軸方向と直交する一方向へ付勢し
て支持することを特徴とする。

【０００９】上記構成により、シャフトをその軸方向と
直交する一方向へ付勢して支持すると、シャフトが安定
する。即ち、装置本来の機能によってシャフトに多方向
から荷重が加わる状況において、これらの荷重よりも大
きな力でシャフトを一方向へ付勢すると、多方向の荷重
がキャンセルされて一方向への付勢力だけを残すことが
できる。この残った付勢力によりシャフトを一方向へ付
勢することで、その反作用によりベアリングがシャフト
を反対方向へ付勢する。これにより、シャフトがその両
側から挟まれて支持される状態になる。この結果、ベア
リングとシャフトとの間にガタがある場合でも、そのガ
タが完全に解消される。

【００１０】第２の発明に係るシャフトの支持機構は、
本体にベアリング及びシャフトを介して回動体を回動可
能に支持するシャフトの支持機構において、上記本体又
は回動体のうち上記ベアリングが取り付けられる側に取
り付けられて、上記シャフトをその回転を許容した状態
でその軸方向と直交する一方向へ付勢する付勢手段を備
えたことを特徴とする。

【００１１】上記構成により、付勢手段でシャフトを一
方向へ付勢すると、上記同様の作用により、多方向の荷
重がキャンセルされて一方向への付勢力だけを残すこと
ができる。即ち、シャフトに作用する力を付勢手段によ
る一方向への付勢力だけにすることができる。この結
果、シャフトがこの付勢手段とベアリングで両側から挟
まれて支持される状態になる。これにより、ベアリング
とシャフトとの間にガタがある場合でも、そのガタが完
全に解消される。

【００１２】第３の発明に係るシャフトの支持機構は、
第２の発明に係るシャフトの支持機構において、上記付
勢手段が、その基端部を固定された状態で先端部を上記
シャフトに当接してシャフトをその軸方向と直交する一
方向へ付勢する板バネによって構成されたことを特徴と
する。

【００１３】上記構成により、板バネの先端でシャフト
を一方向へ付勢すると、上記同様の作用により、多方向
の荷重がキャンセルされて一方向への付勢力だけを残す
ことができる。即ち、シャフトに作用する力を板バネに
よる一方向への付勢力だけにすることができる。この結
果、シャフトがこの板バネとベアリングで両側から挟ま
れて支持される状態になる。これにより、ベアリングと
シャフトとの間にガタがある場合でも、そのガタが完全
に解消される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る
硬さ試験機のレバーを示す正面図、図２は本実施形態に
係る硬さ試験機のレバーを示す側面図、図３は本実施形
態に係る付勢手段を示す側面図、図４は本実施形態に係
る硬さ試験機を示す正面図である。

【００１５】まず、本発明のシャフトの支持方法及び支
持機構を用いる装置の一例として、硬さ試験機１を説明
する。この硬さ試験機１は図１に示すように主に、本体
２と、レバー３と、荷重発生装置４と、自重キャンセラ
５と、昇降装置６とから構成されている。

【００１６】本体２は、レバー３等の各部材を支持する
ためのものである。本体２の上端部にはレバー３が回動
可能に取り付けられている。本体２の下部中央付近には
荷重発生装置４が設けられ、レバー３と連結されてい
る。レバー３の基端近傍には自重キャンセラ５が設けら
れている。本体２のうち、レバー３の先端側の位置には
昇降装置６が設けられている。

【００１７】レバー３は、図１，２，４に示すように、
その先端部で圧子（図示せず）を支持するための部材で
ある。レバー３の基端部は、ベアリング１０とシャフト
１１を介して本体２に回動可能に支持されている。この
レバー３の基端部にはベアリング支持部３Ａが形成され
ている。このベアリング支持部３Ａは、内部にベアリン
グ１０を挿入して支持するための部材であり、レバー３
の基端部に左右２箇所設けられている。各ベアリング支
持部３Ａにベアリング１０がそれぞれ取り付けられ、各
ベアリング１０にシャフト１１が通され、シャフト１１
の両端が本体２側に固定されることで、レバー３が本体
２に回動可能に支持されている。レバー３の先端部には
試験内容に応じた種類の圧子（図示せず）が取り付けら
れる。レバー３の先端部の下側面には、必要に応じて圧
子や試験片（図示せず）の部分を照明するランプ１２が
設けられている。

【００１８】荷重発生装置４は、図１に示すように、レ
バー３を下方へ引き下げるための装置である。この荷重
発生装置４でレバー３を下方へ引き下げることによっ
て、レバー３の先端に設けられた圧子により試験片に一
定荷重を加えて、硬さ試験が行われる。荷重発生装置４
は主に、サーボモータ１４と、ネジ棒１５と、昇降片１
６とを備えて構成されている。ネジ棒１５はサーボモー
タ１４に連結され、正確な角度で回動制御される。昇降
片１６にはネジ穴（図示せず）が設けられ、ネジ棒１５
が螺合している。これにより、サーボモータ１４でネジ
棒１５が正確に回動制御されることで、ネジ棒１５に螺
合した昇降片１６が正確に上下動するようになってい
る。昇降片１６は連結板１７を介してレバー３に連結さ
れている。これにより、サーボモータ１４を正確に回動
制御することで、昇降片１６が正確に上下動して、レバ
ー３の先端の圧子に正確に設定荷重を加えることができ
るようになっている。なお、１８はサーボモータ１４の
アンプ、１９は操作基板、２０は電源基板である。

【００１９】自重キャンセラ５は、レバー３をその下側
から支持して、硬さ試験中にレバー３の自重による影響
をキャンセルするための装置である。この自重キャンセ
ラ５は、スプリングによって構成されている。自重キャ
ンセラ５は、その下端部が本体２側の支持部２２に支持
され、その上端部がレバー３の下側に当接して、レバー
３を弾性的に支持している。これにより、自重キャンセ
ラ５は、レバー３の自重を支持し、硬さ試験中のレバー
３の自重による影響を解消している。即ち、荷重発生装
置４がレバー３を引き下げて、圧子を試験片に設定荷重
で圧接させるときに、レバー３の自重が影響するのを防
止している。

【００２０】昇降装置６は、試験片を支持してレバー３
の先端の圧子に対向させるための装置である。この昇降
装置６は主に、昇降軸２３と、昇降機構２４とから構成
されている。昇降軸２３は、角ネジによって構成され、
回動しないように支持された状態で昇降機構２４に螺合
されている。昇降機構２４は、昇降軸２３に螺合するナ
ット部２４Ａを有して構成されている。このナット部２
４Ａは本体２側に回動可能に支持されている。ナット部
２４Ａにはハンドル２４Ｂが設けられている。このハン
ドル２４Ｂを持ってナット部２４Ａを回すことで、昇降
軸２３を正確な距離だけ昇降させることができるように
なっている。昇降軸２３の上端部には取付穴２３Ａが設
けられ、この取付穴２３Ａに試験片を載置するテーブル
状のアンビル（図示せず）が取り付けられる。

【００２１】［シャフトの支持方法］次に、上記構成の
硬さ試験機１に適用する本発明のシャフトの支持方法に
ついて説明する。

【００２２】本実施形態に係るシャフト１１の支持方法
は、シャフト１１をその軸方向と直交する一方向へ付勢
して支持する方法である。即ち、本体２にベアリング１
０及びシャフト１１を介して回動体としてのレバー３を
回動可能に支持する際のシャフト１１の支持方法であっ
て、本体２又はレバー３のうちベアリング１０が取り付
けられる側から、シャフト１１を、その軸方向と直交す
る一方向へ付勢して支持する方法である。

【００２３】上記構成の硬さ試験機１においては、ベア
リング１０がレバー３側に取り付けられているため、レ
バー３側から、シャフト１１を、その軸方向と直交する
一方向へ付勢して支持する。

【００２４】このように、ベアリング１０が取り付けら
れたレバー３側からシャフト１１を付勢することで、シ
ャフト１１に作用する力を上記一方向への付勢だけにす
ることができる。即ち、自重キャンセラ５や昇降装置６
等によってシャフト１１に多方向から荷重が加わる状況
において、これらの荷重よりも大きな力でシャフト１１
を一方向へ付勢すると、多方向の荷重がキャンセルされ
て一方向への付勢力だけを残すことができる。この残っ
た付勢力によりシャフトを一方向へ付勢することで、そ
の反作用によりベアリング１０がシャフト１１を反対方
向へ付勢する。これにより、シャフト１１がその両側か
ら挟まれて支持される状態になる。これにより、ベアリ
ング１０とシャフト１１との間などにガタがある場合で
も、そのガタを完全に解消することができる。

【００２５】［シャフトの支持機構］次に、上記シャフ
トの支持方法を実現するためのシャフトの支持機構につ
いて説明する。

【００２６】上記構成の硬さ試験機１において、レバー
３を本体２に回動可能に支持しているベアリング１０と
シャフト１１の部分には、図１〜図３に示す付勢手段２
５が設けられている。この付勢手段２５は、ベアリング
１０が取り付けられるレバー３側に取り付けられて、シ
ャフト１１をその回転を許容した状態でその軸方向と直
交する一方向へ付勢する。付勢手段２５は具体的には板
バネ２６によって構成されている。この板バネ２６は、
平坦な帯状のバネ材から構成され、その先端部をシャフ
ト１１側へＵ字状に折り曲げて形成されている。板バネ
２６は、全体が弾性力を有し、平板部２６ＡとＵ字状の
折り曲げ部２６Ｂとで、シャフト１１を弾性的に支持す
る。板バネ２６の弾性力（シャフト１１を押圧する力）
は、自重キャンセラ５や昇降装置６等によってシャフト
１１に多方向から加わる荷重よりも大きな力であって、
それら多方向の荷重をキャンセルできる強さに設定され
ている。

【００２７】なお、板バネ２６の折り曲げ部２６Ｂはシ
ャフト１１に直接に接触して摩擦を生じるが、シャフト
１１も板バネ２６もその表面が硬いので、摩擦抵抗は小
さい。このため、シャフト１１が板バネ２６との摩擦に
より回動しなくなることはない。

【００２８】以上のように構成される付勢手段２５は、
その基端部がレバー３の下側面にボルト２７で固定さ
れ、先端の折り曲げ部２６Ｂがシャフト１１に当接し
て、このシャフト１１をその軸方向と直交する一方向
（矢印Ａの方向）へ付勢している。

【００２９】［動作］上記構成の硬さ試験機１は次のよ
うに動作する。

【００３０】まず、昇降装置６の昇降軸２３の上端に取
り付けられるアンビル上に試験片が載置され、レバー３
の先端に取り付けられた圧子に向けて上昇される。次い
で、荷重発生装置４でレバー３が引き下げられて、レバ
ー３の先端の圧子がアンビル上に試験片に当接されて設
定荷重が加えられる。その後、レバー３がもとの状態に
戻され、圧子で窪んだ試験片の窪みの状態により、試験
片の硬さが測定される。

【００３１】以上の硬さ試験において、レバー３はベア
リング１０及びシャフト１１によって本体２に正確に支
持され、その先端の圧子をアンビル上の試験片に正確に
当接させる。

【００３２】このとき、レバー３の基端部では、荷重発
生装置４による力や、自重キャンセラ５による力や、圧
子が試験片に当接することで試験片から受ける力等が複
雑に影響する。この結果、ベアリング１０とシャフト１
１との間に様々な方向の力が作用している。

【００３３】この様々な方向の力は付勢手段２５の付勢
力によってキャンセルされて、この付勢力のみが残る。
この付勢手段２５による付勢力はレバー３側からシャフ
ト１１をその軸方向と直交する一方向へ付勢しているた
め、ベアリング１０はその反作用によりシャフト１１を
反対方向へ付勢している。これにより、シャフト１１が
付勢手段２５とベアリング１０とで両側から挟まれて支
持される状態になる。この結果、ベアリング１０とシャ
フト１１との間にガタが生じていた場合でもそのガタが
実質的に解消されて、レバー３が安定して正確に揺動す
る。ベアリング１０とシャフト１１との間に様々な方向
の力が作用しても、レバー３がガタつくことはなく、圧
子が試験片に正確に当接される。

【００３４】［効果］以上のように、シャフト１１を付
勢手段２５で、その軸方向と直交する一方向へ付勢して
支持するようにしたので、ベアリング１０とシャフト１
１との間にガタがある場合にそのガタを解消することが
できると共に、長期間使用してもガタが発生するのを確
実に防止することができる。この結果、シャフト１１を
安定して正確に支持することができ、正確な硬さ試験を
行うことができるようになる。

【００３５】簡単な構成の付勢手段２５でシャフト１１
を正確に支持することができるため、高精度のベアリン
グや十字バネを使用する必要がなく、硬さ試験機１の製
造コストを低減させることができる。

【００３６】さらに、付勢手段２５は、板バネ２６によ
って構成された簡単な構造なので、取付が容易で、既存
の種々の硬さ試験機１に容易に適用することができ、汎
用性にとむ。

【００３７】［変形例］ （１） 上記実施形態では、本発明のシャフトの支持方
法及び支持機構における本体及び回動体として、硬さ試
験機１の本体２及びレバー３を例に説明したが、本発明
はこれに限らず、シャフトを正確に支持する必要のある
装置全般に適用することができる。測定装置全般以外
に、精密作業機械や精密作業用ロボットアーム等のよう
に、ベアリングとシャフトで回動部を支持する構造の装
置全般に本願発明を適用することができる。

【００３８】（２） 上記実施形態では、付勢手段２５
の板バネ２６の先端をＵ字状に折り曲げて図３中の矢印
Ａの方向に付勢するようにしたが、図５に示すように、
矢印Ｂの方向に付勢するようにしてもよい。シャフト１
１の軸方向と直交する方向であれば、上記実施形態同様
の作用、効果を奏することができる。

【００３９】（３） 上記実施形態では、付勢手段２５
として板バネ２６を用いたが、本発明はこれに限らず、
シャフト１１をその軸方向と直交する一方向へ付勢でき
る手段のすべてを使用することができる。例えば、板バ
ネの代わりにコイルバネやねじれ棒バネ等の付勢手段を
用いてもよい。空気圧を利用したエアサスペンション
や、アキュムレータ内のガス圧を利用して弾性的に付勢
する油圧シリンダ等を用いてもよい。また、ゴム等の弾
性部材を用いてもよい。これらの場合も、上記実施形態
同様の作用、効果を奏することができる。

【００４０】（４） 上記実施形態では、付勢手段２５
の板バネ２６をシャフト１１に直接に当接させるように
したが、図６に示すように、ベアリング３１をシャフト
１１に取り付け、このベアリング３１を介して板バネ２
６をシャフト１１に当接させるようにしてもよい。これ
により、シャフト１１と板バネ２６との摩擦を解消する
ことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば次のような効果を奏することができる。

【００４２】（１） シャフトをその軸方向と直交する
一方向へ付勢して支持するようにしたので、ベアリング
とシャフトとの間にガタがある場合にはそのガタを解消
することができると共に、長期間使用してもガタが発生
するのを確実に防止することができる。

【００４３】この結果、シャフトを安定して正確に支持
することができ、本体に対して回動体を正確に回動させ
ることができるようになる。

【００４４】（２） 簡単な構成の付勢手段でシャフト
を正確に支持することができるため、高精度のベアリン
グや十字バネを使用する必要がなく、装置の製造コスト
を低減させることができる。

【００４５】（３） 付勢手段は簡単な構造なので、取
付が容易で、既存の種々の装置に容易に適用することが
でき、汎用性にとむ。

【００４６】（４） 特に、付勢手段を板バネで構成す
る場合、その構造が極めて簡単でかつ低コストであるた
め、ベアリングとシャフトとの間のガタを解消できるこ
とに加えて、装置の製造コストを大幅に低減できると共
に既存の種々の装置に極めて容易に適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る硬さ試験機のレバーを
示す正面図である。

【図２】本発明の実施形態に係る硬さ試験機のレバーを
示す側面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る付勢手段を示す側面図
である。

【図４】本発明の実施形態に係る硬さ試験機を示す正面
図である。

【図５】第１の変形例を示す側面図である。

【図６】第２の変形例を示す正面図である。

【符号の説明】

１：硬さ試験機、２：本体、３：レバー、４：荷重発生
装置、５：自重キャンセラ、６：昇降装置、１０：ベア
リング、１１：シャフト、１２：ランプ、１４：サーボ
モータ、１５：ネジ棒、１６：昇降片、１８：支持部、
１９：昇降軸、２０：昇降機構、２５：付勢手段、２
６：板バネ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体にベアリング及びシャフトを介して
   回動体を回動可能に支持する際のシャフトの支持方法に
   おいて、 上記本体又は回動体のうち上記ベアリングが取り付けら
   れる側から、上記シャフトを、その軸方向と直交する一
   方向へ付勢して支持することを特徴とするシャフトの支
   持方法。
2. 【請求項２】 本体にベアリング及びシャフトを介して
   回動体を回動可能に支持するシャフトの支持機構におい
   て、 上記本体又は回動体のうち上記ベアリングが取り付けら
   れる側に取り付けられて、上記シャフトをその回転を許
   容した状態でその軸方向と直交する一方向へ付勢する付
   勢手段を備えたことを特徴とするシャフトの支持機構。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のシャフトの支持機構に
   おいて、 上記付勢手段が、その基端部を固定された状態で先端部
   を上記シャフトに当接してシャフトをその軸方向と直交
   する一方向へ付勢する板バネによって構成されたことを
   特徴とするシャフトの支持機構。