(57)【要約】【課題】手動と、モータ等の駆動力を用いた場合とのいずれでもターレットを回転させることができるターレットの駆動機構、および硬さ試験機を提供する。【解決手段】圧子軸ユニットと、対物レンズ部とを有するターレット２０と、ターレット２０を駆動させる駆動機構５０と、を備える硬さ試験機１００において、ターレット駆動機構５０を、モータギヤ１２を備えたモータ部１０と、ターレットギヤ２１ａを備えたターレット２０と、モータギヤ１２およびターレットギヤ２１ａと噛合可能な中間ギヤ３２を備えた中間ギヤ部３０とで構成する。中間ギヤ部３０を、モータギヤ１２およびターレットギヤ１２ａと噛合する噛合位置Ａと、これらとの噛合が外れる噛合解除位置Ｂと、の間で軸方向に移動可能に備える。【選択図】　　　　図１
2004028758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧子軸ユニットと、対物レンズ部とを取り付け可能なターレットをモータの駆動力により回転させるターレット駆動機構において、
前記モータのモータ軸に連結され、前記モータが駆動することにより回転するモータギヤと、
前記ターレットの外周部に設けられるターレットギヤと、
前記モータギヤおよび前記ターレットギヤとに噛合可能な中間ギヤを有する中間ギヤ部と、
を備え、
前記中間ギヤは、前記モータギヤおよび前記ターレットギヤに噛合する噛合位置と、前記モータギヤおよび前記ターレットギヤとの噛合が外れる噛合解除位置と、の間で軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とするターレット駆動機構。
【請求項２】
請求項１記載のターレット駆動機構において、
前記中間ギヤ部は、前記中間ギヤが取り付けられ、軸方向に移動する中間軸と、
前記中間ギヤが前記噛合位置となる位置に、前記中間軸を位置決めする位置決め機構部と、
を備えることを特徴とするターレット駆動機構。
【請求項３】
前記中間ギヤは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のターレット駆動機構。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のターレット駆動機構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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧子軸ユニットと対物レンズとが備えられるターレットを回転駆動させるターレットの駆動機構および硬さ試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
材料特性の評価において、圧子を用いて試料表面に荷重を負荷し、圧痕を形成させて試料の硬さを測定する、硬さ試験機が知られている。
この硬さ試験機１００は、例えば図４に示すように、試験対象物の試料を載置する試料台１０１と、試料に圧痕を形成させるための圧子軸を有する圧子軸ユニット１０２と、試料に形成した圧痕を観察するために備えられる対物レンズ部１０３と、圧子軸に所定の荷重を負荷するための荷重負荷機構１０４と、を備えている。
【０００３】
圧子軸ユニット１０２と対物レンズ部１０３とは、回転自在に備えられるターレット１０５に設けられる。そして硬さ試験の際には、試料台１０１の試料の上方に圧子軸ユニット１０２を位置させ、荷重負荷機構１０４により圧子軸に所定の荷重を負荷する。そして試料に圧痕を形成させた後、ターレット１０５を回転させて対物レンズ１０３を試料の上方に位置させ、圧痕の観察を行う。このようにして、圧痕形成と圧痕観察とを続けて速やかに実施できるようになっている。また、異なる種類の圧子軸ユニット１０２をターレット１０５に備えることで、異なる種類の圧痕形成試験を行うことや、複数の倍率の異なる対物レンズ部１０３をターレット１０５に備えることで、倍率を変えた圧痕観察を行うことが容易にできるようになっている。
【０００４】
このような硬さ試験機１００には、ターレット１０５を駆動させる駆動機構が備えられている。図５にターレット駆動機構１１０の一例を示す。図５において、図示しないモータのモータ軸と回動軸部１０６ａで連結されたプーリ１０６と、円盤状のターレット１０５と、が略同一面上に配置され、ターレット１０５とプーリ１０６の外周を囲むようにベルト１０７が巻回されている。
【０００５】
ベルト１０７は、ターレット１０５とプーリ１０６との外周囲にある程度の張力を有するようにして備えられており、モータ（図示省略）が回転することによりモータ軸と連結されたプーリが回転する。そして、プーリ１０６とベルト１０７との摩擦力によって、ベルト１０７が回転し、このベルト１０７の回転によりターレット１０５が回転するようになっている。
従って、このターレット１０５の駆動機構１１０を制御してターレット１０５の回転・停止を制御することにより、自動的に所望の圧子軸ユニット１０２や対物レンズ部１０３を、試料台の試料の上方に位置させることができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この硬さ試験機１００におけるターレット１０５の駆動機構１１０においては、モータ（図示省略）を停止させた状態でターレット１０５を手動で回転させると、ベルト１０７を介してプーリ１０６に回転力が加えられ、その結果、モータに回転力が及ぶ。そして、このようにモータに外部からの回転力が加えられた場合には、モータに備えられているモータギヤヘッド等の歯車（図示省略）が破損してしまうことがある。従って、このようなターレット１０５の駆動機構１１０では、手動でターレット１０５を回転させることができなかった。
【０００７】
本発明の課題は、手動と、モータ等の駆動力を用いた場合とのいずれでもターレットを回転させることができるターレットの駆動機構、および硬さ試験機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、
圧子軸ユニットと、対物レンズ部とを取り付け可能なターレット（２０）をモータの駆動力により回転させるターレット駆動機構（５０）において、
前記モータのモータ軸（モータ軸部１１ａ）に連結され、前記モータが駆動することにより回転するモータギヤ（１２）と、
前記ターレットの外周部に設けられるターレットギヤ（２１ａ）と、
前記モータギヤおよび前記ターレットギヤとに噛合可能な中間ギヤ（３２）を有する中間ギヤ部（３０）と、
を備え、
前記中間ギヤは、前記モータギヤおよび前記ターレットギヤに噛合する噛合位置（Ａ）と、前記モータギヤおよび前記ターレットギヤとの噛合が外れる噛合解除位置（Ｂ）と、の間で軸方向に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、ターレット駆動部が、モータギヤと、ターレットギヤと、中間ギヤを有する中間ギヤ部とを含んで構成され、中間ギヤは、モータギヤおよびターレットギヤに噛合する噛合位置と、これらとの噛合が外れる噛合解除位置との間で軸方向に移動可能に備えられる。
この中間ギヤを噛合位置に位置させれば、モータギヤおよびターレットギヤと噛合して、モータの駆動によりターレットを回転させることができる一方で、中間ギヤ部を噛合解除位置に位置させれば、モータギヤとターレットギヤとの連結が外れる。中間ギヤが噛合解除位置の状態において、ターレットを手動で回転させても、回転がモータギヤに伝達されることがないので、モータのギヤヘッドを破損する等の不都合が生じることなくターレットを手動で回転させることができる。従って、ターレット駆動構造を、モータ駆動（自動）と手動の兼用にできる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のターレットの駆動機構において、
前記中間ギヤ部は、前記中間ギヤが取り付けられ、軸方向に移動する中間軸（３１）と、前記中間ギヤが前記噛合位置となる位置に、前記中間軸を位置決めする位置決め機構部（３６）と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、中間ギヤ部に中間軸を位置決めする位置決め機構部とを備えることにより、中間ギヤ部を噛合位置と、噛合解除位置との間で軸方向に移動させた後、中間ギヤを噛合位置で停止させることができる。従って、中間ギヤを、モータギヤおよびターレットギヤと噛合させたり、噛合解除させたりする操作を容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のターレットの駆動機構において、前記中間ギヤ部のギヤは、樹脂で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、中間ギヤ部のギヤが樹脂で形成されることにより、モータギヤおよびターレットギヤと噛合する際、金属のギヤ同士が噛合する場合に比べて発生する騒音を低減させることができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のターレット駆動機構を備えることを特徴とする硬さ試験機である。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載のターレットの駆動機構を備えることにより、ターレットの回転を、手動、およびモータによる駆動のいずれでも行うことができる。従って、ターレットの回転が手動・自動兼用である硬さ試験機として使用できるので、使い勝手がよいものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一例としての硬さ試験機（以下、試験機という。）に備えられるターレットの駆動機構（以下、駆動機構５０という。）を示す側面図、図２は下面図である。
図１、２に示す駆動機構５０は、モータ部１０と、ターレット２０と、中間ギヤ部３０と、ターレット位置決め部材４０により主に構成され、例えば、図４で示した硬さ試験機１００内のターレット駆動機構１１０の代わりとして組み込むことが可能である。
【００１７】
モータ部１０は、モータ１１と、モータギヤ１２とを備えて構成されている。モータ１１は、内部に、ギヤヘッドを有する回転軸を備えたモータ本体（図示略）が備えられている。ギヤヘッドは、回転数を変換する変換ギヤ（図示略）と噛合しており、変換ギヤの中心部には回転軸が固定されている。この回転軸は、モータ１１の下方に延出して外部に露出し、モータの駆動力を外部に伝達するモータ軸部１１ａ（モータ軸）を形成している。
【００１８】
モータギヤ１２は、金属製の円盤状ギヤで、外周側面にギヤ１２ａが形成されている。モータギヤ１２の中心部には孔１２ｂが形成され、この孔１２ｂに、モータ軸部１１ａが挿入されて固定されている。モータギヤ１２は、モータ軸部１１ａに固定されることにより、モータ１１が駆動した際には、モータ軸部１１ａを軸として回転するようになっている。
【００１９】
ターレット２０は、円盤状のレボルバー２１と、レボルバー２１の中央部を回転自在に支持する主軸２２と、を備えて構成されている。
レボルバー２１には、中心部の周囲に圧子軸ユニットを取り付けるための取り付け孔２１ａと、対物レンズ部を取り付ける取り付け孔２１ｂとが各々複数個（図１では取り付け孔２１ａが２個、取り付け孔２１ｂが三個形成されている様子を示す）形成されている。レボルバー２１の外周上部には、ターレットギヤ２１ａが備えられている。また、レボルバー２１の外周面には、当該レボルバー２１に取り付け可能な圧子軸ユニットと対物レンズ部の総数に応じた数の、位置決め孔２１ｃが形成されている。
レボルバー２１は、硬さ試験機５０において、主軸２２がモータ部１０のモータ軸部１１ａと略平行になるように、またターレットギヤ２１ａと、モータギヤ１２とが同一水平面に位置するように、取り付けられる。
【００２０】
中間ギヤ部３０は、上下方向に延在する中間軸３１と、中間軸３１の下部に設けられる中間ギヤ３２と、中間ギヤ３２の下方に延出して備えられる切換レバー３３と、中間軸３１の上部に隣接して備えられる係止部材３４と、を備えて構成されている。
中間軸３１は、モータ部１０のモータ軸部１１ａおよびターレット２０の主軸２２と、略平行に備えられており、上部の外周面には、上下に二つ並んだ凹部３１ａ（上方の凹部３１ａａ、下方の凹部３１ａｂ）が形成されている。
【００２１】
中間ギヤ３２は、樹脂で形成された円盤状のギヤであって、外周面のギヤ３２ａは、モータギヤ１２、および、ターレットギヤ２１ａと、噛合可能に形成されている。中間ギヤ３２の中心部には、中間ギヤ３２を中間軸３１に取り付けるための取り付け孔３２ｂが形成され、また取り付け孔３２ｂの周囲にはボールベアリング構造３２ｃが備えられている。中間ギヤ３２が中間軸３１に取り付けられた際には、ボールベアリング構造３２ｃにより回転自在となっている。
【００２２】
切換レバー３３は、中間ギヤ３２の下側において、中間軸３１の端部から下方に延出して設けられており、その下端部にはツマミ３３ａが設けられている。このツマミ３３ａ部分を手で押し上げたり、引き下げたりすることにより、中間軸３１が中間ギヤ３２とともに軸方向に上下するようになっている。
【００２３】
係止部材３４は、中間軸３１上部側方に隣接して横方向に延在し、先端部に、中間軸３１の凹部３１ａａ、３１ａｂと係合する球部材３４ａと、この球部材３４ａを中間軸３１方向に付勢するコイルバネ３５等の付勢部材と、を備えている。
中間軸３１の凹部３１ａａ、３１ａｂおよび係止部材３４により、位置決め機構部３６が形成される。
【００２４】
中間ギヤ部３０の中間ギヤ３２が、上下の位置においてモータギヤ１２およびターレットギヤ２１ａと同位置（図３にＡで示す位置）のとき、中間ギヤ３２はモータギヤ１２およびターレットギヤ２１ａと噛合し、球部材３４ａは中間軸３１の上側の凹部３１ａａと係止するようになっている。中間ギヤ部３０において、この位置を噛合位置Ａとする。
【００２５】
そして、切換レバー３３が押し上げられると、凹部３１ａａと球部材３４との係止が外れ、中間ギヤ部３０が中間軸３１に沿って上方に移動して、中間ギヤ３２とモータギヤ１２およびターレットギヤ２１ａとの噛合が外れる。そして、係止部材３４の球部材３４ａと中間軸３１の下側の凹部３１ａｂとが係止する。中間ギヤ部３０においてこの位置を、噛合解除位置Ｂとする。
【００２６】
ターレット位置決め部材４０は、中間ギヤ部３０の下方において、ターレット２０と中間ギヤ部３０との境界部分に備えられ、保持板４１に固定された軸４３に回転自在に取り付けられた円盤４２と、で主に構成される。そして、ターレット２０のレボルバー２１が回転して、圧子軸ユニットまたは対物レンズのうちのいずれか一つが、試料台上の適切な位置に達すると、レボルバー２１の外周面の位置決め孔２１ｃに円盤４２の外周部が係合して、レボルバー２１の回転が停止されるようになっている。
なお、上記位置決め部材として、例えば、ボールを回転自在に取り付け、バネでターレット方向に付勢するようにしてもよい。この場合、ターレット２０のレボルバー２１が回転して、圧子軸ユニットまたは対物レンズのうちのいずれか一つが、試料台上の適切な位置に達すると、レボルバー２１の外周面の位置決め孔２１ｃにボールの外周部が係合して、レボルバー２１の回転が停止される。
【００２７】
次に、上記した駆動機構５０の動作を説明する。
まず、中間ギヤ部３０が噛合位置Ａの状態では、モータ部１０を駆動させることにより、モータギヤ１２が回転する。この回転駆動力が中間ギヤ３２を介してターレットギヤ２１ａに伝達され、レボルバー３１に回転力が加えられて、ターレット３０が回転する。
【００２８】
次いで、モータ部１０の駆動を停止させた状態において、切換レバー３３を押し上げて中間ギヤ部３０を噛合解除位置Ｂに位置させると、モータ部１０と、ターレット２０とは、互いに回転の駆動力が伝達されない状態となる。この状態においては、ターレット２０を手動で回転させても、モータ１１内に回転力が加わらない。
【００２９】
このようにしてターレット２０が手動可能となる状態でも、ターレット位置決め部材４０の円盤４２の外周部がレボルバー２１の位置決め孔２１ｃと係合することにより、圧子軸ユニットまたは対物レンズのうちのいずれか一つが適切な位置に達した場合にレボルバー２１の回転が止まる。また一方で、ターレット位置決め部材４０の円盤４２と位置決め孔２１ｃとが係合する位置では、ターレットギヤ２１ａと中間ギヤ３２とが噛合可能な位置関係となり、切換レバー３３を引き下げて、再び中間ギヤ３２とターレットギヤ２１ａおよびモータギヤ１２を適切に噛合させることができる。
【００３０】
以上のターレット２０の駆動機構５０によれば、中間ギヤ部３０が噛合位置Ａのときには、モータ部１０を駆動させてターレット２０を回転させることができる。一方、中間ギヤ部３０を噛合解除位置Ｂにすれば、モータのギヤヘッド等のギヤを破損させることなくターレット２０を手動で回転させることができる。
従って、ターレット２０を、手動と、モータによる駆動との、いずれによっても回転させることができ、硬さ試験機５０を自動・手動兼用の装置として使用できる。また自動、手動の切り換えも、中間ギヤ部３０を軸方向に移動させ、位置決め機構部３６により、噛合位置Ａ或いは噛合解除位置Ｂで中間軸３１を係止させる簡単な操作によって、容易に実施できる。また、位置決め機構部３６を本実施の形態のような機械的構造とすることにより、ターレット駆動が手動・自動兼用である硬さ試験機を安価に提供できる。
さらに、中間ギヤ部３０の中間ギヤ３２が樹脂で形成されているので、ターレットギヤ２１ａおよびモータギヤ１２との噛合において、金属のギヤ同士が噛合する場合に比べて、噛合回転時の騒音を低減できる。
【００３１】
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、中間ギヤ部は、ギヤ部にボールベアリング構造を設ける他に、中間軸を、固定軸と、当該固定軸を回転自在に囲む筒体等とで構成してもよい。
また、中間ギヤ部を噛合位置Ａと噛合解除位置Ｂとの間で移動させる動作を、モータ駆動等により自動で行ってもよい。さらに、位置決め機構部の係止部材を、中間軸周囲に複数個設けるようにしてもよい。
加えて、モータギヤ、ターレットギヤを樹脂で形成してもよい。また、中間ギヤ部の係止部材を、板バネ等の他の付勢部材、あるいは可撓性の樹脂部材などで付勢してもよい。さらに、モータギヤとターレットギヤとの噛合及び噛合解除の切り換えを、電磁クラッチを用いて行っても良い。
また、ターレットに設けられる圧子軸ユニットおよび対物レンズ部の個数は上記に限定されず適宜変更可能である。
加えて、圧子軸ユニットに備えられる圧子も、特に限定されることなく、本発明はビッカース型、あるいはブリネル型等、様々な硬さ試験機に適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、中間ギヤを噛合位置に位置させると、モータギヤおよびターレットギヤと噛合して、モータの駆動によりターレットを回転させることができる。一方で、中間ギヤを噛合解除位置に位置させれば、モータギヤとターレットギヤとの連結が外れる。この中間ギヤが噛合解除位置の状態において、ターレットを手動で回転させても、回転がモータギヤに伝達されることがないので、モータのギヤヘッドを破損する等の不都合が生じることなくターレットを手動で回転させることができる。従って、ターレット駆動構造を、モータ駆動（自動）と手動の兼用にできる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、中間ギヤ部に中間軸を位置決めする位置決め機構部とを備えることにより、中間ギヤ部を噛合位置と、噛合解除位置との間で軸方向に移動させた後、中間ギヤを噛合位置で停止させることができる。従って、中間ギヤを、モータギヤおよびターレットギヤと噛合させたり、噛合解除させたりする操作を容易に行うことができる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、中間ギヤ部のギヤが樹脂で形成されることにより、モータギヤおよびターレットギヤと噛合する際、金属のギヤ同士が噛合する場合に比べて騒音を低減させることができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれかに記載のターレットの駆動機構を備えることにより、ターレットの回転を、手動、およびモータによる駆動のいずれでも行うことができる。従って、ターレットの回転が手動・自動兼用である硬さ試験機として使用できるので、使い勝手がよいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したターレット駆動機構を示す側面図である。
【図２】図１のターレット駆動機構の下面図である。
【図３】本発明のターレット駆動機構において、噛合位置Ａおよび噛合解除位置Ｂにおける中間ギヤ部を示す側面図である。
【図４】硬さ試験機の斜視図である。
【図５】従来のターレットの駆動機構を示す下面図である。
【符号の説明】
１０　　モータ部
１１　　モータ
１１ａ　モータ軸部
１２　　モータギヤ
１２ａ　ギヤ
２０　　ターレット
２１　　レボルバー
２１ａ　ターレットギヤ
２２　　主軸
３０　　中間ギヤ部
３１　　中間軸
３２　　中間ギヤ
３３　　切換レバー
３４　　係止部材
３６　　位置決め機構部
４０　　ターレット位置決め部材
５０　　駆動機構（ターレットの駆動機構）
１００　　硬さ試験機
Ａ　　　噛合位置
Ｂ　　　噛合解除位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004028758.tif 000006
【図５】
2004028758.tif 000007