KR101766325B1

KR101766325B1 - 비틀림 시험기

Info

Publication number: KR101766325B1
Application number: KR1020147010420A
Authority: KR
Inventors: 시게루 마츠모토; 히로시 미야시타; 카즈히로 무라우치; 마사노부 하세가와; 토모타카 사카가미; 야스유키 미도; 시게노부 카와이
Original assignee: 고쿠사이 게이소쿠키 가부시키가이샤
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2017-08-08
Also published as: GB2509657B; CN104024826A; US20140208864A1; KR20140082709A; CN104024826B; JP2013079824A; TW201323870A; GB201407136D0; GB2509657A; JP5750351B2; WO2013047552A1; TWI570404B; US9032813B2

Abstract

공시체의 일단을 회전 가능하게 유지하는 구동부와, 공시체의 타단을 고정하는 반력부를 구비하고, 구동부에 의해 공시체의 일단을 회전시킴으로써 공시체에 비틀림 하중을 부여하는 비틀림 시험기가 제공된다. 구동부는 서보모터와, 서보모터의 회전을 제 1 감속비로 감속하는 제 1 감속기와, 제 1 감속기의 출력을 전달하는 샤프트와, 입력축에 샤프트가 고정된 클러치와, 클러치의 출력축의 회전을 제 2 감속비로 감속하는 제 2 감속기와, 회전 가능하게 지지된 척과, 샤프트 및 제 2 감속기의 출력축의 일방을 전환 가능하게 척에 연결하는 연결 수단을 구비하고, 클러치의 입력축과 출력축을 떼어내고, 연결 수단에 의해 샤프트를 척에 연결했을 때에, 제 1 모드에서 동작하고, 클러치의 입력축과 출력축을 연결하고, 연결 수단에 의해 제 2 감속기의 출력축을 척에 연결했을 때에, 제 2 모드에서 동작한다.

Description

비틀림 시험기{TORSION TESTER}

본 발명은 공시체에 토크(비틀림 하중)를 부여하는 비틀림 시험기에 관한 것으로, 특히, 상용영역의 반복 하중을 장시간에 걸쳐 공시체(供試體)에 부여하는 피로 시험과, 파괴 영역의 대하중을 공시체에 부여하는 파괴 시험 모두를 행할 수 있는 비틀림 시험기에 관한 것이다.

종래, 프로펠러 샤프트 등의 동력전달 부품의 피로 시험(비틀림 시험)에서는, 높은 주파수로 변동하는 반복 하중을 발생 가능한 유압식의 시험 장치가 주로 사용되어 왔다. 그렇지만, 파괴 시험(비틀림 파괴 시험)에서 필요하게 되는, 대토크이고 또한 대변위의 구동을 유압식으로 실현하기 위해서는, 거대한 유압 시스템을 설치할 필요가 있어, 파괴 시험에서는 전동 모터식의 시험기가 주로 사용되고 있다.

또한 최근, 높은 주파수의 변동 토크를 발생 가능한 저관성형 서보모터가 실용화되어, 특허문헌 1에 기재되어 있는 것과 같은 서보모터식의 피로 시험기가 사용되기 시작하고 있다.

일본 특개 2007-107955호 공보

(발명의 개요)

그렇지만, 피로 시험과 파괴 시험에서는, 필요한 토크의 크기나 토크 변동의 주파수가 상이하기 때문에, 1대의 시험기로 두 시험을 행할 수 없었다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이다.

본 발명의 실시형태에 의하면, 공시체의 일단을 회전 가능하게 유지하는 구동부와, 공시체의 타단을 고정하는 반력부를 구비하고, 구동부에 의해 공시체의 일단을 회전시킴으로써 공시체에 비틀림 하중을 부여하는 비틀림 시험기가 제공된다. 구동부는 서보모터와, 서보모터의 회전을 제 1 감속비로 감속하는 제 1 감속기와, 제 1 감속기의 출력을 전달하는 샤프트와, 입력축에 샤프트가 고정된 클러치와, 클러치의 출력축의 회전을 제 2 감속비로 감속하는 제 2 감속기와, 회전 가능하게 지지된 척과, 샤프트 및 제 2 감속기의 출력축의 일방을 전환 가능하게 척에 연결하는 연결 수단을 구비하고, 클러치의 입력축과 출력축을 분리하고, 연결 수단에 의해 샤프트를 척에 연결했을 때에, 제 1 모드에서 동작하고, 클러치의 입력축과 출력축을 연결하고, 연결 수단에 의해 제 2 감속기의 출력축을 척에 연결했을 때에, 제 2 모드에서 동작한다. 예를 들면, 제 1 모드는 공시체에 반복 하중을 부여하는 피로 시험 모드이고, 제 2 모드는 공시체에 파괴 하중을 부여하는 파괴 시험 모드이다.

이 구성에 의하면, 높은 주파수로 변동하는 비교적 작은 크기의 반복 하중을 공시체에 가하는 피로 시험과, 예를 들면, 공시체의 파괴 하중까지 일정한 각속도로 공시체를 비트는 파괴 시험을 1개의 비틀림 시험기로 행하는 것이 가능하게 된다.

또한 클러치 및 제 2 감속기에는 샤프트가 관통하는 중공부가 회전축 위에 형성되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 제 1 모드에서 사용되는 구동축(샤프트)과 제 2 모드에서 사용되는 구동축(클러치 및 제 2 감속기)을 동축에 배치할 수 있기 때문에, 소형의 비교적 간단한 기구에 의해 2개의 모드의 전환이 실현된다.

또한 연결 수단은 척을 회전 자유롭게, 또한, 척이 샤프트의 선단과 맞닿는 제 1 위치와 척이 샤프트의 선단으로부터 떨어지는 제 2 위치 사이에서 회전축 방향으로 슬라이드 자유롭게 지지하는 슬라이드 수단을 구비하고, 척을 제 1 위치에 배치하고, 척을 샤프트의 선단에 고정했을 때에, 제 1 모드에서 동작하고, 척을 제 2 위치에 배치하고, 척을 제 2 감속기의 출력축에 고정했을 때에, 제 2 모드에서 동작하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 간단한 기구에 의해, 제 2 모드에서 척에 연결되지 않는 샤프트와 척의 간섭을 방지하면서, 2개의 모드의 전환이 가능하게 된다.

또한 슬라이드 수단은 일단이 척에 고정된 축부와, 샤프트의 선단부에 설치되고, 축부를 회전 자유롭고 또한 슬라이드 자유롭게 지지하는 베어링을 구비하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 간단한 기구에 의해, 척을 슬라이드 자유롭게 지지할 수 있다. 또한 샤프트에 척을 지지시키는 구성이면서, 제 2 모드에서, 척의 회전이 샤프트의 회전에 의해 간섭을 받는 것이 방지된다.

또한 척을 제 2 위치에 배치할 때에, 척과 샤프트의 선단과의 거리를 유지하는 스페이서를 구비하고, 척을 제 2 위치에 배치할 때에, 척은 제 2 감속기의 출력축과의 사이에서 스페이서를 끼운 상태에서, 제 2 감속기의 출력축에 고정되는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 간단한 구조에 의해, 모드의 전환이 가능하게 된다.

또한 스페이서의 적어도 일부가 제 2 감속기의 출력축과 척 사이에 배치되는 유효 위치와, 스페이서가 제 2 감속기의 출력축과 척 사이로부터 퇴피하는 퇴피 위치와의 사이에서 스페이서를 이동 가능하게 지지하는 스페이서 지지부를 구비하는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 스페이서의 이동이라고 하는 간단한 동작만으로, 모드의 변경이 가능하게 된다.

또한 클러치는 프레임에 지지된 고정부를 구비하고, 클러치의 고정부, 입력축, 출력축이 이 순서로 회전축 방향으로 배열되고, 클러치의 고정부 및 출력축은 각각 샤프트를 회전 자유롭게 지지하는 베어링을 구비하고, 프레임에 지지된 제 2 감속기의 케이스는 클러치의 출력축을 회전 자유롭게 지지하는 한 쌍의 베어링을 구비하고, 클러치의 출력축의 베어링이 제 2 감속기의 한 쌍의 베어링 사이에 배치되어 있는 구성으로 해도 된다.

이 구성에 의하면, 클러치 및 샤프트를 높은 강성으로 회전 자유롭게 지지하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 공시체에 토크(비틀림 하중)를 부여하는 비틀림 시험기로서, 특히, 상용영역의 반복 하중을 장시간에 걸쳐 공시체에 부여하는 피로 시험과, 파괴 영역의 대하중을 공시체에 부여하는 파괴 시험 모두를 행할 수 있는 비틀림 시험기가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 비틀림 시험 장치의 측면도이다.
도 2는 제 1 모드에 있어서의 본 발명의 실시형태의 비틀림 시험 장치의 구동부의 측단면도이다.
도 3은 제 2 모드에 있어서의 본 발명의 실시형태의 비틀림 시험 장치의 구동부의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태의 비틀림 시험 장치의 구동부의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태의 비틀림 시험 장치의 반력부의 배면도이다.
도 6은 도 5의 부분 확대도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 비틀림 시험 장치(100)의 측면도이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태의 비틀림 시험 장치(100)는 베이스(110) 위에 구동부(120)와 반력부(130)가 설치된 구조로 되어 있다. 구동부(120)와 반력부(130)에는 각각 척(121, 131)이 설치되어 있다. 척(121, 131)에 공시체를 부착하고, 구동부(120)에 의해 척(121)을 회전구동함으로써, 공시체에 비틀림 하중을 가할 수 있도록 되어 있다. 반력부(130)는 공시체의 고정단으로서 기능하는 것이며, 반력부(130)에 설치된 토크 센서(132)에 의해, 공시체에 가해지는 토크를 측량할 수 있도록 되어 있다.

구동부(120)는 서보모터(122), 제 1 감속기(123), 클러치(124) 및 제 2 감속기(125)를 갖는다. 본 실시형태의 구동부(120)는, 클러치(124)를 조작함으로써, 서보모터(122)의 회전축에 대한 척(121)의 감속비를 바꿀 수 있게 되어 있다. 즉, 서보모터(122)의 회전축이 제 1 감속기(123)에만 연결되어 작은 감속비를 얻는 제 1 모드와, 서보모터(122)의 회전축이 제 1 감속기(123)와 제 2 감속기(125)에 직렬로 연결되어 큰 감속비를 얻는 제 2 모드를 전환할 수 있게 되어 있다. 제 1 모드는 높은 주파수의 반복 하중을 공시체에 가하는 내구시험에, 제 2 모드는 대토크를 공시체에 가하여 파괴하는 파괴 시험(비틀림 파괴 시험)에 사용된다.

제 1 모드와 제 2 모드를 전환하기 위한 기구에 대하여 이하에 설명한다. 도 2는 제 1 모드에 있어서의 구동부(120)의 측단면도이다.

서보모터(122)의 출력축(도시하지 않음)은 제 1 감속기(123)의 입력축(도시하지 않음)에 고정되어 있다. 또한 제 1 감속기(123)의 출력단(123a)에는 샤프트(126)의 입력단(126a)이 고정되어 있다. 서보모터(122)의 출력축의 회전 운동은 제 1 감속기(123)에 의해 감속되고, 샤프트(126)에 전달된다. 샤프트(126)에는, 중심축 위에 연장되는 관통구멍(126c)이 설치되어 있고, 외경을 크게 하여 높은 비틀림 강성을 확보하면서, 이너셔가 낮게 억제되어 있고, 높은 주파수로 반전 구동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 제 1 감속기(123)의 케이스(123c)는 베이스(110)와 함께 강성이 높은 장치 프레임을 구성하는 구동부측 프레임(127)에 고정되어 있다.

클러치(124)는 고정부(124a), 입력축(124b), 출력축(124c) 및 가동 연결축(124d)을 구비하고 있다. 고정부(124a)는 구동부측 프레임(127)에 고정되어, 지지되어 있다. 고정부(124a), 입력축(124b), 출력축(124c) 및 가동 연결축(124d)에는 각각 중심축 위에 샤프트(126)가 통과시켜지는 관통구멍이 형성되어 있다. 고정부(124a) 및 출력축(124c)의 관통구멍 내에는, 각각 베어링(124e 및 124f)이 설치되어 있고, 샤프트(126)는, 베어링(124e 및 124f)을 통하여, 고정부(124a) 및 출력축(124c)에 각각 회전 자유롭게 지지되어 있다. 또한 입력축(124b)의 내주면은 샤프트(126)의 외주면에 고정되어 있고, 입력축(124b)은 샤프트(126)와 일체로 되어 고정부(124a)에 대하여 회전 가능하게 되어 있다. 또한 고정부(124a)에는 솔레노이드(도시하지 않음)가 메워 넣어져 있다. 가동 연결축(124d)의 출력축(124c)과 대향하는 면에는, 출력축(124c)의 입력단(도 2에 있어서의 좌단)을 수용하는 오목부가 형성되어 있다. 또한 출력축(124c)의 입력단의 외주면과, 가동 연결축(124d)의 오목부의 내주면에는, 회전축 방향으로 연장되는 맞물림 이빨이 형성되어 있고, 가동 연결축(124d)은 출력축(124c)의 입력단의 외주면의 스플라인을 따라 회전축 방향(도 2에서의 좌우 방향)으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 또한 가동 연결축(124d)과 출력축(124c)의 맞물림 이빨은 항상 걸어맞추어져 있기 때문에, 가동 연결축(124d)이 회전하면, 출력축(124c)은 가동 연결축(124d)과 함께 회전한다. 또한 가동 연결축(124d)은 자성체로 형성되어 있고, 고정부(124a)의 솔레노이드가 여자되면, 가동 연결축(124d)은 고정부(124a)측으로의 자기흡인력을 받아, 입력축(124b)에 밀착한다. 입력축(124b)과 가동 연결축(124d)의 서로 대향하는 면에도, 각각 반경 방향으로 연장되는 맞물림 이빨(클러치면)이 형성되어 있고, 가동 연결축(124d)이 입력축(124b)에 밀착하면, 맞물림 이빨끼리 걸어맞추어져, 가동 연결축(124d) 및 출력축(124c)이 입력축(124b)과 일체로 회전한다(즉 클러치(124)가 연결됨). 또한 가동 연결축(124d)은 코일스프링(도시하지 않음)에 의해 고정부(124a) 측으로 탄성 가압되어 있다. 그 때문에 솔레노이드를 소자하면, 가동 연결축(124d)이 입력축(124b)으로부터 떨어져, 입력축(124b)과의 맞물림 이빨의 걸어맞춤이 해제되어, 입력축(124b)의 구동력은 가동 연결축(124d) 및 출력축(124c)에는 전달되지 않게 된다(즉 클러치(124)가 분리됨). 또한 출력축(124c)은 제 2 감속기(125)의 입력 기어(125a)에 연결되어 있다. 클러치(124)가 연결되면, 입력축(124b)의 구동력은 가동 연결축(124d) 및 출력축(124c)을 통하여, 제 2 감속기(125)의 입력 기어(125a)에 전달된다. 제 1 모드에서는, 클러치(124)가 분리되기 때문에, 입력축(124b)의 구동력은 제 2 감속기(125)에는 전달되지 않는다.

또한 도 2에 도시되는 제 1 모드에서는, 척(121)은 볼트(B1)를 통하여 샤프트(126)의 선단부에 고정된다. 그 때문에 제 1 모드에서는, 척(121)은 샤프트(126)와 일체로 회전한다. 이와 같이, 제 1 모드에서는, 서보모터(122)의 출력축의 회전 운동은 제 1 감속기(123)만에 의해 감속되어 척(121)에 전달되게 된다. 또한, 샤프트(126)의 선단은 제 2 감속기(125)의 출력축(125c)의 선단면(도 2에서의 우단)으로부터 약간 돌출해 있어, 척(121)을 샤프트(126)의 선단부에 고정했을 때에 척(121)이 제 2 감속기(125)의 출력축(125c)과 간섭되지 않는다.

다음에 제 2 모드에 대하여 설명한다. 도 3은 제 2 모드에 있어서의 구동부(120)의 측단면도이다. 또한 도 4는 척(121)측에서 본 구동부(120)의 정면도이다.

제 2 모드에서는, 클러치(124)의 입력축(124b)과 가동 연결축(124d)의 클러치면끼리 걸어맞추어져 있고, 입력축(124b)의 구동력은 가동 연결축(124d)을 통하여, 출력축(124c)에 전달된다. 또한 볼트(B1)(도 2)가 떼어져 샤프트(126)와 척(121)의 연결이 풀어져 있고, 또한 볼트(B2)에 의해 척(121)이 제 2 감속기(125)의 출력단(125c)에 고정된 상태로 되어 있다. 상기한 바와 같이, 클러치(124)의 출력축(124c)은 제 2 감속기(125)의 입력 기어(125a)와 연결되어 있으므로, 제 2 모드에서는, 서보모터(122)의 출력축의 구동력은 제 1 감속기(123) 및 제 2 감속기(125)를 통하여 척(121)에 전달된다. 즉, 제 2 모드에서는, 서보모터(122)의 출력축의 회전이 제 1 감속기(123) 및 제 2 감속기(125)에 의해 이중으로 감속되게 되기 때문에, 제 1 모드와 비교하여 보다 높은 감속비로(즉, 보다 큰 토크로) 척(121)이 회전구동된다.

또한, 제 2 모드에서도, 샤프트(126)는(척(121)보다도 높은 회전수로) 회전구동되고 있다. 또한 샤프트(126)의 출력단은, 제 2 감속기(125)의 출력축(125c)의 선단면으로부터 돌출해 있기 때문에, 샤프트(126)의 출력단에 척(121)이 접촉하여 마찰이 발생하지 않도록, 척(121)은 제 1 모드 시보다도 앞쪽(도 3에서 우측)으로 끌어 내진 상태에서 제 2 감속기(125)의 출력단(125c)에 고정되게 되어 있다. 또한 제 2 모드에서는, 척(121)이 앞쪽으로 끌어 내진 상태를 유지할 수 있도록, 척(121)과 제 2 감속기(125)의 출력단(125c) 사이에는, 스페이서 플레이트(129a)가 끼워져 있다.

도 4에 도시되는 바와 같이, 스페이서 플레이트(129a)는, 제 2 감속기(125)의 출력단(125c)에 고정되어 있는 한 쌍의 가이드 레일(129b)에 끼워져 있던 상태에서, 가이드 레일(129b)을 따른 방향(즉, 비틀림 시험 장치(100)의 비틀림 축에 직교하는 일방향)으로 슬라이드 자유롭게 유지되어 있다. 스페이서 플레이트(129a)는 척(121)의 회전 중심을 끼우도록 한 쌍 설치되어 있고, 제 1 모드에서는, 한 쌍의 스페이서 플레이트(129a)는 각각 척(121)으로부터 벗어나는 방향으로 이동하여(도 4에서의 2점쇄선부), 척(121)과 간섭하지 않도록 되어 있다.

제 1 모드(도 2)로부터 제 2 모드(도 3)로 전환하기 위해서는, 클러치(124)를 넣어 샤프트(126)와 제 2 감속기(125)를 연결하고, 볼트(B1)를 떼어내어 척(121)을 앞쪽으로 끌어내고, 스페이서 플레이트(129a)를 서로 접근하는 방향으로 슬라이드 시켜, 스페이서 플레이트(129a)를 통하여 척(121)을 볼트(B2)에 의해 제 2 감속기(125)의 출력단(125c)에 고정한다. 한편, 제 2 모드로부터 제 1 모드로 전환하기 위해서는, 클러치(124)를 끊어 샤프트(126)와 제 2 감속기(125)의 연결을 해제하고, 볼트(B2)를 떼어내어, 스페이서 플레이트(129a)를 슬라이드시켜 척(121)의 외측으로 끌어내고, 척(121)을 안쪽(도 2, 도 3에서의 좌측)으로 밀어 넣은 후, 볼트(B1)에 의해 샤프트(126)에 고정한다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제 1 모드와 제 2 모드를 전환할 때에, 척(121)을 회전축 방향으로 이동시킨다. 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 척(121)의 샤프트(126)와 대향하는 면에는, 회전축 위로 연장되는 축부(121a)가 설치되어 있다. 축부(121a)는 샤프트(126)의 관통구멍(126c)보다도 약간 작은 직경으로 형성되어 있고, 관통구멍(126c) 내에 수용된다. 또한 관통구멍(126c)의, 축부(121a)가 끼워 넣어지는 샤프트(126)의 선단 부근에는, 축부(121a)를 회전 자유롭고 또한 회전축 방향으로 슬라이드 자유롭게 지지하는 무급유 부시(126d)가 메워 넣어져 있다. 제 1 모드 및 제 2 모드 모두에서, 척(121)의 축부(121a)는 샤프트(126)의 관통구멍(126c)에 삽입된 상태로 된다. 그 때문에 동작 모드를 바꿀 때에 척(121)을 회전축 방향으로 이동해도, 척(121)이 탈락하지 않도록 되어 있다.

본 실시형태의 비틀림 시험 장치(100)는 여러 치수의 공시체에 대한 비틀림 시험(내구 시험 및 비틀림 파괴 시험)을 행할 수 있도록, 반력부(130)를 축방향(도 1에서의 좌우 방향)으로 이동시켜, 척(121과 131)과의 간격을 조정 가능하게 되어 있다.

도 5는 반력부(130)의 배면도(도 1에서의 우측에서 본 도면)이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 베이스(110)의 상면에는 한 쌍의 홈(111)이 형성되어 있다. 이 홈(111)과 볼트(B3)를 사용하여, 반력부(130)가 베이스(110)에 고정된다.

볼트(B3)에 의한 반력부(130)의 고정 기구에 대하여, 이하, 상세하게 설명한다. 도 6은 도 5의 볼트(B3) 근방을 확대한 도면이다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 홈(111)은 상부(111a)의 폭보다 하부(11lb)의 폭이 크게 형성된, 단면이 역 T자 모양의 단차 부착 홈이다. 또한 볼트(B3)는 홈(111)의 하부(11lb)에 배치되어 있는 너트(133)와, 반력부(130)의 바닥부 플레이트(134) 위에 배치되어 있는 유압 너트(135a)에 돌려 넣어지도록 되어 있다. 너트(133)의 폭방향 치수는 홈(111)의 하부(11lb)의 폭보다도 약간 작아지고, 상부(111a)의 폭보다는 크므로, 볼트(B3)를 너트(133)에 돌려 넣은 상태에서 유압 너트(135a)에 의해 볼트(B3)의 조임을 행하면, 유압 너트(135a)와 너트(133) 사이에서 바닥부 플레이트(134)와 홈(111)의 상부(111a)가 조여진다. 이 결과, 반력부(130)가 베이스(110)에 견고하게 고정된다. 한편, 유압 너트(135a)를 사용하여 볼트(B3)를 풂으로써, 바닥부 플레이트(134)와 베이스(110)의 조임이 풀어져, 반력부(130)가 홈(111)을 따라 축방향으로 이동 가능하게 된다.

유압 너트(135a)는 외부로부터 공급되는 작동유의 유압에 의해 볼트(B3)의 조이기/풀기를 행하는 수단이다. 그 때문에 반력부(130)를 이동/고정할 때는 작동유의 유압을 변동시키기만 하면 되어, 수동으로 너트를 풀 필요는 없다.

반력부(130)의 이동기구에 대하여 이하에 설명한다. 베이스(110) 위에는, 체인(138a)이 홈(111)과 평행한 방향이 되도록 배치되어 있다. 체인(138a)의 양단은 베이스(110)에 고정되어 있다. 반력부(130)에는 체인(138a)과 걸어맞추어지는 스프로킷(138b)이 부착되어 있고, 유압 너트(135a)를 풀어 반력부(130)를 이동 가능하게 한 상태에서 스프로킷(138b)을 도시하지 않은 핸들로 회전시킴으로써 체인(138a)을 따라 반력부(130)를 이동시킬 수 있다.

또한 도 1에 도시되는 바와 같이, 반력부(130)의 척(131) 및 토크 센서(132)는, 토크 센서(134)에 고정된 고정축(137)을 통하여, 바닥부 플레이트(134)에 직립하여 고정되어 있는 반력판(136)에 고정되게 되어 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 반력판(136)에는 둥근 구멍(136a) 및 둥근 구멍(136a)으로부터 반경 방향 외측으로 연장되는 슬릿(136b)이 형성되어 있다. 또한 반력판(136)에는 슬릿(136b)과 교차하도록 형성된 볼트구멍(136c)을 갖는다. 둥근 구멍(136a)의 직경은 고정축(137)의 직경보다도 조금 큰 정도이기 때문에, 볼트구멍(136c)에 볼트(B4)를 통하여 유압 너트(135b)로 조임을 행함으로써, 슬릿(136b)의 폭이 좁아져 둥근 구멍(136a)의 직경이 축소되고, 둥근 구멍(136a) 내로 고정축(137)이 클램핑되어 고정된다.

상기한 바와 같이, 반력부(130)의 고정 기구와 마찬가지로 고정축(137)의 클램프도 유압 너트(135b)를 사용하여 행해진다. 그 때문에, 예를 들면, 공시체의 사용이나 시험 내용에 따라 토크 센서(132)나 척(131)의 교환을 행하는 등의 작업을 수작업에 의한 볼트 조이기/풀기를 행하지 않고 용이하고 또한 신속하게 행하는 것이 가능하게 된다.

또한 도 1에 도시되는 바와 같이, 구동부(120)와 반력부(130)의 중간의 위치의 상방에는, 비접촉식의 온도센서(141)가 배치되어 있다. 온도센서(141)는 비틀림 시험의 축방향(도 1에 있어서의 좌우 방향)과 대략 평행하게 연장되는 암(142)을 통하여 구동부측 프레임(127)에 유지되어 있다. 온도센서(141)는 암(142)을 따라 축방향으로 이동 가능하여, 공시체의 원하는 위치의 온도를 계측할 수 있도록 되어 있다.

100 비틀림 시험 장치
110 베이스
120 구동부
121 척
122 서보모터
123 제 1 감속기
124 클러치
125 제 2 감속기
126 샤프트
129a 스페이서 플레이트
129b 가이드 레일
130 반력부
131 척
132 토크 센서
133 너트
135a 유압 너트
135b 유압 너트
137 고정축
138a 체인
138b 스프로킷
141 온도센서
142 암
B1∼B4 볼트

Claims

공시체의 일단을 회전 가능하게 유지하는 구동부와, 공시체의 타단을 고정하는 반력부를 구비하고, 상기 구동부에 의해 공시체의 일단을 회전시킴으로써 공시체에 비틀림 하중을 부여하는 비틀림 시험기로서,
상기 구동부는,
서보모터와,
상기 서보모터의 회전을 제 1 감속비로 감속하는 제 1 감속기와,
상기 제 1 감속기의 출력을 전달하는 샤프트와,
입력축에 상기 샤프트가 고정된 클러치와,
상기 클러치의 출력축의 회전을 제 2 감속비로 감속하는 제 2 감속기와,
회전 가능하게 지지된 척과,
상기 샤프트 및 상기 제 2 감속기의 출력축의 일방을 전환 가능하게 상기 척에 연결하는 연결 수단을 구비하고,
상기 클러치의 입력축과 출력축을 분리하고, 상기 연결 수단에 의해 상기 샤프트를 상기 척에 연결했을 때에, 제 1 모드에서 동작하고,
상기 클러치의 입력축과 출력축을 연결하고, 상기 연결 수단에 의해 상기 제 2 감속기의 출력축을 상기 척에 연결했을 때에, 제 2 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 1 항에 있어서, 상기 클러치 및 상기 제 2 감속기에는 상기 샤프트가 관통하는 중공부가 회전축 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 연결 수단은 상기 척을 회전 자유롭게, 또한, 상기 척이 상기 샤프트의 선단과 맞닿는 제 1 위치와 상기 척이 상기 샤프트의 선단으로부터 떨어지는 제 2 위치 사이에서 회전축 방향으로 슬라이드 자유롭게 지지하는 슬라이드 수단을 구비하고,
상기 척을 상기 제 1 위치에 배치하고, 상기 척을 상기 샤프트의 선단에 고정했을 때에, 상기 제 1 모드에서 동작하고,
상기 척을 상기 제 2 위치에 배치하고, 상기 척을 상기 제 2 감속기의 출력축에 고정했을 때에, 상기 제 2 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 3 항에 있어서,
상기 슬라이드 수단은,
일단이 상기 척에 고정된 축부와,
상기 샤프트의 선단부에 설치되고, 상기 축부를 회전 자유롭고 또한 슬라이드 자유롭게 지지하는 베어링을 구비하는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 3 항에 있어서,
상기 척을 제 2 위치에 배치할 때에, 상기 척과 상기 샤프트의 선단과의 거리를 유지하는 스페이서를 구비하고,
상기 척을 제 2 위치에 배치할 때에, 상기 척은, 상기 제 2 감속기의 출력축과의 사이에서 상기 스페이서를 끼운 상태에서, 상기 제 2 감속기의 출력축에 고정되는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 5 항에 있어서,
상기 스페이서의 적어도 일부가 상기 제 2 감속기의 출력축과 상기 척과의 사이에 배치되는 유효 위치와, 상기 스페이서가 상기 제 2 감속기의 출력축과 상기 척과의 사이로부터 퇴피하는 퇴피 위치 사이에서 상기 스페이서를 이동 가능하게 지지하는 스페이서 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 2 항에 있어서,
상기 클러치는 프레임에 지지된 고정부를 구비하고,
상기 클러치의 고정부, 입력축, 출력축이 이 순서로 회전축 방향으로 배열되고,
상기 클러치의 고정부 및 출력축은 각각 상기 샤프트를 회전 자유롭게 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 프레임에 지지된 상기 제 2 감속기의 케이스는 상기 클러치의 출력축을 회전 자유롭게 지지하는 한 쌍의 베어링을 구비하고,
상기 클러치의 출력축의 베어링이 상기 제 2 감속기의 한 쌍의 베어링 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.
제 1 항, 제 2 항 및 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 모드는 공시체에 반복 하중을 부여하는 피로 시험 모드이며,
상기 제 2 모드는 공시체에 파괴 하중을 부여하는 파괴 시험 모드인 것을 특징으로 하는 비틀림 시험기.