WO2013084869A1 - ねじり試験機及び機械試験機 - Google Patents

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WO2013084869A1
WO2013084869A1 PCT/JP2012/081347 JP2012081347W WO2013084869A1 WO 2013084869 A1 WO2013084869 A1 WO 2013084869A1 JP 2012081347 W JP2012081347 W JP 2012081347W WO 2013084869 A1 WO2013084869 A1 WO 2013084869A1
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WO
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servo motor
torsion
case
testing machine
motor
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PCT/JP2012/081347
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繁 松本
博至 宮下
一宏 村内
友隆 坂上
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国際計測器株式会社
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Priority claimed from JP2011269303A external-priority patent/JP5856462B2/ja
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Priority claimed from JP2011277050A external-priority patent/JP2013127406A/ja
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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
    • G01N3/22Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady torsional forces
    • 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
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • G01N3/34Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces generated by mechanical means, e.g. hammer blows
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0021Torsional

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical testing machine that tests the mechanical properties of a specimen, and more particularly to a torsion testing machine that applies a torsional load to the specimen.
  • the servomotor-type torsion tester includes a reduction gear such as a planetary gear mechanism so that a large torsional load can be applied to the specimen.
  • An oil film of lubricating oil such as grease is provided on the tooth surfaces of each gear constituting the gear mechanism of the reduction gear in order to reduce friction between the gears.
  • lubricating oil is accumulated at the bottom of the gear case of the speed reducer, and only some of the plurality of gears constituting the planetary gear mechanism are immersed in the lubricating oil. ing. Then, when the gear mechanism rotates, the lubricating oil is blown off, and the lubricating oil is dispersed throughout the gear mechanism.
  • grease with a relatively high viscosity is applied only to the gear tooth surfaces, and an oil film of grease is uniformly formed on the tooth surfaces of each gear by rotating the gear mechanism. It has come to be.
  • Patent Document 2 describes a configuration in which a gear case of a reduction gear is filled with lubricating oil in order to ensure lubrication of a meshing portion of a gear.
  • a gear case of a reduction gear is filled with lubricating oil in order to ensure lubrication of a meshing portion of a gear.
  • Patent Document 2 proposes a gear case including a mechanism that absorbs a change in internal pressure by making the volume in the gear case variable.
  • Patent Document 2 has a complicated structure and has a problem that the manufacturing cost is high and it is easily broken because of having a movable part.
  • a torsion tester that includes a servo motor and a speed reducer coupled to the servo motor, and repeatedly applies a torsional load to the specimen.
  • This torsion tester includes a sealed case for storing a reduction gear, and an oil cup.
  • the internal space of the case and the internal space of the oil cup communicate with each other via a communication path.
  • the lubricating oil in the case is thermally expanded, the excess lubricating oil moves from the case to the oil cup through the communication path and is stored, and the lubricating oil in the case shrinks or decreases. In this case, the insufficient lubricating oil is moved from the oil cup into the case through the communication path, and the case is always filled with the lubricating oil.
  • the oil cup may be arranged at a higher position than the case.
  • the communication path may be constituted by a pipe, one end of the pipe being connected to the upper part of the case, and the other end being connected to the lower part of the oil cup.
  • a ventilation hole may be provided in the upper part of the oil cup, and the internal space of the oil cup may be maintained at atmospheric pressure.
  • the air vent may be provided with an air filter.
  • the output of the servo motor may be 10 kW or more.
  • a first gripping portion that grips the first rotating shaft and a first gripping portion that grips the second rotating shaft.
  • the first gripping portion is configured to be movable in a direction orthogonal to the rotation axis gripped by at least one of the first gripping portion and the second gripping portion with respect to the other.
  • the input shaft and the output shaft are generally not arranged on the same axis, and the arrangement varies depending on the specifications.
  • the 1st holding part holding the 1st rotating shaft of a test body and the 2nd holding part holding a 2nd rotating shaft can be relatively moved to the direction orthogonal to a rotating shaft. Therefore, a torsion test can be performed on specimens with various specifications. Further, since the chuck is moved in two directions orthogonal to the rotation axis, the position of the chuck in the test axis direction does not go wrong due to the movement of the chuck.
  • first gripping part is configured to be non-rotatable with respect to the torsion tester main body
  • second gripping part is configured to be rotatable with respect to the torsional tester main body
  • the drive means is the second You may comprise so that a holding part may be rotationally driven.
  • the first gripping part may be configured to be movable in a direction perpendicular to the first rotation axis with respect to the torsion tester main body.
  • the structure is relatively simple and lightweight, and thus a mechanism for moving the first gripping part is required to have high load resistance. Therefore, a compact torsion tester is realized.
  • grip part may be comprised so that it can move independently in two orthogonal directions.
  • the position of the other is not distorted, and the position of the first gripping portion can be adjusted efficiently.
  • At least one of the first gripping part and the second gripping part may be configured to be movable with respect to the other in the direction of the rotation axis that one grips.
  • This configuration makes it possible to move one gripping part accurately and smoothly in the direction of the rotating shaft that it grips.
  • the movable part may be configured to further include a lock mechanism that prevents the movable part from moving in the direction of the rotation axis gripped by one gripping part.
  • This configuration prevents the gripper from moving in the direction of the rotation axis during the test and enables an accurate test.
  • the lock mechanism includes a pressing pin configured to be able to advance and retract toward the linear guide, and the weight of the movable portion is supported by the linear guide via the pressing pin by pressing the linear guide toward the base plate with the pressing pin.
  • the operation of the lock mechanism can be easily performed (locked) / released (unlocked) simply by using the weight of the movable part for the operation of the lock mechanism and simply moving the pressing pin forward and backward toward the linear guide. be able to. Therefore, an effective locking mechanism is realized with a simple configuration.
  • the pressing pin includes a ball that is rotatably held at the tip, a male screw is formed on the peripheral surface, and the locking means is a pressing pin that is fixed to the movable part and has a female screw that engages with the pressing pin.
  • the support member may be provided, and the lock state and the movable state may be switched by turning the press pin engaged with the press pin support member.
  • the lock mechanism can be operated with a simple operation by simply rotating the pressing pin. Further, the frictional force between the pressing pin and the linear guide is reduced, and the locking mechanism can be operated by rotating the pressing pin with a relatively weak force.
  • a torsion tester that applies a torsional load to a specimen.
  • a torsion tester includes a drive unit that rotationally drives one end of a specimen around a predetermined central axis, and the drive unit is rotatable with respect to the frame and the rotation unit.
  • the rotating part is provided with a torque sensor for detecting a torsional load applied to the specimen, and one end of the specimen provided at one end of the rotating part.
  • the chuck includes a shaft portion connecting the torque sensor and the chuck, and the bearing portion rotatably supports the shaft portion. Moreover, it is good also as a structure provided with the reaction force part which fixes the other end of a test body.
  • This configuration makes it possible to perform a torsion test by controlling the torque applied to the input shaft of the specimen. Further, since the weight of the chuck is supported by the bearing portion, it does not add to the torque sensor. In addition, since the shaft portion disposed between the torque sensor and the chuck is rotatably supported by the bearing portion, the torque applied to the chuck (that is, the torsional load applied to the specimen) is hardly transmitted via the shaft portion. It is transmitted to the torque sensor without any loss. Therefore, the test load applied to the specimen by the torque sensor can be accurately detected.
  • the motor is a servo motor and includes a speed reducer that decelerates the rotation of the output shaft of the servo motor and transmits it to the other end of the rotating part.
  • the speed reducer is a bearing that rotatably supports the output shaft with respect to the frame.
  • the torque sensor may be connected to the output shaft of the speed reducer.
  • This configuration realizes a servo motor type torsion tester that is easy to maintain.
  • the torque sensor is rotatably supported in a doubly supported beam shape, only the torque applied to the specimen is transmitted from the speed reducer to the torque sensor, so that no large bending stress or axial load is applied, and the torque sensor The test load applied to the specimen can be detected more accurately.
  • the motor is configured to reversely drive the rotating unit, one end is fixed to the rotating unit, the other end is fixed to the fixing unit, and the cable that transmits a torque sensor signal moves with the rotation of the rotating unit.
  • a cable guide portion for guiding the cable the cable guide portion having a cylindrical outer peripheral surface provided coaxially with the rotating portion, one end fixed to the outer peripheral surface, and the other end of the central axis of the rotating portion.
  • a cable protection tube that is fixed to a fixed portion almost directly below and a cable is accommodated in a hollow portion, and is fixed to a frame and is formed substantially opposite to the outer peripheral surface so as to be substantially coaxial.
  • the cable protection tube can be bent with a diameter equal to or larger than the minimum allowable bending diameter only around an axis parallel to the central axis.
  • the first guide surface is a curved surface extending in an angle range from (0 degrees) to +90 degrees.
  • the outer peripheral surface and the first The distance from the cable surface is set to be approximately the same as the outer diameter of the cable protection tube when the cable protection tube is bent at a predetermined minimum allowable bending diameter. It is good also as a structure which is imaginary between one guide surface and bent about 180 degree
  • the cable protection tube that accommodates the cable does not have an unnecessary degree of movement, so that the force generated by the free swinging of the cable and the cable protection tube is not given to the torque sensor. Torsional load detection error can be reduced. Further, generation of noise due to vibration of the cable protection tube, collision between the cable protection tube and the frame or the tester main body, or generation of noise due to collision between the cable protection tubes or damage to the apparatus can be prevented.
  • the cable guide portion is fixed to the frame and is formed to face the outer peripheral surface substantially coaxially, and extends around the central axis and extends in an angular range from approximately directly below the central axis (0 degrees) to -90 degrees.
  • the distance between the outer peripheral surface and the second guide surface is substantially the same as the outer dimension of the cable protective tube in the radial direction of the outer peripheral surface when the cable protective tube is wound around the outer peripheral surface. It is good also as a structure set to the magnitude
  • a torsion testing machine that applies a torsional load to the specimen by the driving force of the motor.
  • a torsion tester includes a first shaft that is rotatably supported by a bearing with respect to a frame, a torque sensor that is connected to a motor via the first shaft, and that measures a torsional load. And a second shaft that is rotatably supported by the bearing with respect to the frame, and a chuck that is connected to the torque sensor via the second shaft and to which one end of the specimen is attached.
  • the servo motor in a mechanical testing machine that performs a mechanical test using the driving force of a servo motor, includes a cylindrical motor case that houses a stator and a rotor, and a rotor.
  • the flange plate and the reaction force plate may be formed with screw holes, respectively, and the flange plate and the reaction force plate may be fixed to the frame by the screw holes, respectively.
  • the mechanical tester is, for example, a torsion tester.
  • the flange plate and the reaction force plate may have a structure in which bearings for supporting the rotating shaft are respectively attached.
  • the flange plate (reaction force plate) may be formed with a first (fourth) screw hole parallel to the rotation axis of the servo motor for fixing the servo motor.
  • This configuration makes it possible to support the servo motor with high rigidity, particularly in the rotation axis direction.
  • the flange plate (reaction force plate) may have a configuration in which a second (third) screw hole orthogonal to an axis parallel to the rotation axis of the servo motor is formed to fix the servo motor.
  • This configuration makes it possible to support the servo motor with high rigidity, particularly in the direction orthogonal to the rotation axis.
  • the servo motor further includes a motor cover that covers the motor case.
  • the motor cover covers the side surfaces of the flange plate and the reaction force plate at both ends in the rotation axis direction, and is joined to each of the side surfaces.
  • a second screw hole for fixing the servo motor is formed on at least one side surface of the force plate, and the second screw hole and its periphery are formed at least at one end in the rotation axis direction of the motor cover. It is good also as a structure by which the notch part is formed so that it may expose.
  • the motor cover is formed with a ventilation port, and further includes a ventilation fan attached to the ventilation port, and the notch communicates an internal space and an external space formed between the motor case and the motor cover.
  • a ventilation fan attached to the ventilation port, and the notch communicates an internal space and an external space formed between the motor case and the motor cover.
  • the notch functions as a ventilation port for discharging the heat in the servo motor to the outside (or introducing external cold air into the servo motor), and the air cooling performance of the servo motor is improved.
  • the notch is formed in the vicinity of the flange plate or reaction force plate that easily stores heat, the flange plate or reaction force plate can be efficiently cooled.
  • a cylindrical motor case that houses a stator and a rotor, and a flange plate fixed to one end of the motor case, in which an opening through which a rotation shaft extending from the rotor passes is formed.
  • a servo motor is provided in which the flange plate is fixed to one end of the motor case by a plurality of pairs of three or more pairs of bolts arranged symmetrically with respect to the rotation axis.
  • the motor case can be supported with high rigidity via the flange plate so that the motor case does not substantially move even when the servo motor is driven with a large output exceeding 10 kW. Further, since the motor case is supported with substantially uniform rigidity regardless of the rotation angle of the rotation shaft because the bolts are fixed with a large number of bolts arranged symmetrically with respect to the rotation shaft, the rotation of the rotation shaft is suppressed. .
  • the rotating shaft is supported by each bolt with substantially uniform rigidity, the rotating shaft can be supported more uniformly with respect to the rotation angle.
  • the cross-sectional outer shape of the motor case is formed in a substantially square shape, and the plurality of pairs of bolts may include two pairs of bolts arranged symmetrically with respect to one of the diagonal lines of the square.
  • the flange plate may be configured to be fixed to one end of the motor case by eight bolts arranged symmetrically with respect to the square diagonal line.
  • the fixing strength of the motor case with respect to the flange plate is improved, and vibration generated with driving can be suppressed even when driven at high output.
  • the servo motor output may be 10 kW or more.
  • FIG. 1 is a side view of a torsion tester according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the servo motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a rear view of the servo motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view of the servo motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • FIG. 6 is a side view of the periphery of the connecting portion between the servo motor and the reduction gear according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a side view of the coupling according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view of a torsion tester according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the servo motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a rear view of the serv
  • FIG. 8 is a rear view of the input portion of the coupling according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a side view of the input portion of the coupling according to the first embodiment of the present invention as viewed from the direction B in FIG.
  • FIG. 10 is a front view of the output portion of the coupling according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side view of the output portion of the coupling according to the first embodiment of the present invention as viewed from the direction C in FIG.
  • FIG. 12 is a side view of a torsion tester according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front view of a torsion tester according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram of a cooling mechanism of a first other example of the torsion tester according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a side view of the servo motor and the speed reducer showing the configuration of the cooling mechanism of the second other example of the torsion tester according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a perspective view of a cooling plate according to a second example of the torsion tester of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a side view of a torsion tester according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a front view of the reaction force portion of the torsion tester according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a side view of the reaction force portion of the torsion tester according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the vicinity of the floating mechanism (lock mechanism) of the reaction force portion of the torsion tester according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a side view of the drive unit of the torsion tester according to the fourth embodiment of the present invention. 22 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG.
  • FIG. 1 is a side view of a torsion tester 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the torsion tester 100 includes a drive unit 120 and a reaction force unit 130 that are mounted on a base 110.
  • the drive unit 120 includes a servo motor 122, a speed reducer 123, and a chuck 121 for gripping the specimen.
  • the chuck 121 is connected to the output shaft of the servo motor 122 via the speed reducer 123.
  • the servo motor 122 is rotationally driven, the rotational movement of the output shaft is decelerated by the speed reducer 123 and then transmitted to the chuck 121 so that the chuck 121 rotates.
  • the main body of the servo motor 122 and the case 123 a of the speed reducer 123 are fixed to the base 110 via the drive unit frame 124.
  • the direction of the rotation axis of the chuck 121 (left-right direction in FIG. 1) is the X-axis direction
  • the vertical direction (up-down direction in FIG. 1) is the Z-axis direction
  • X-axis and Z-axis A horizontal direction perpendicular to both axes (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) is defined as a Y-axis direction.
  • the reaction force part 130 includes a reaction force part frame 132, a torque sensor 133, a spindle 134, a bearing 135, and a chuck 131 for gripping the specimen.
  • the torque sensor 133, the spindle 134, and the chuck 131 are arranged in this order in the X-axis direction and are integrally connected.
  • the reaction force portion frame 132 includes a horizontal plate 132a disposed on the base 110 and a vertical plate 132b fixed to the horizontal plate 132a integrally by welding.
  • the vertical plate 132b is disposed with its normal line directed in the X-axis direction.
  • the torque sensor 133 is fixed to the vertical plate 132b of the reaction force part frame 132 at one end in the X-axis direction (left end in FIG. 1), and connected to the spindle 134 at the other end in the X-axis direction (right end in FIG. 1). .
  • the spindle 134 is disposed with its central axis directed in the X-axis direction, and is rotatably supported by a bearing 135 fixed to the horizontal plate 132a.
  • the torque sensor 133, the spindle 134, and the chuck 131 are coaxially connected to form a shaft body extending in the X-axis direction.
  • This shaft body is opposite only at one end (the left end in FIG. 1). It is fixed to the force part frame 132.
  • the servo motor 122 is driven while the specimen is gripped by the chuck 121 of the driving unit 120 and the chuck 131 of the reaction force part 130, the specimen is twisted. At this time, the torsional load applied to the specimen is transmitted to the torque sensor 133 via the chuck 131 and the spindle 134 without any loss, and is measured by the torque sensor 133.
  • the reaction force part frame 132 can be moved in the X-axis direction with respect to the base 110 by a not-shown moving mechanism (for example, a feed screw mechanism) provided on the base 110.
  • the base 110 is moved by rotating a handle H arranged at one end of the base 110.
  • the reaction unit frame 132 is configured to be movable in the X-axis direction with respect to the drive unit 120 fixed to the base 110 by this moving mechanism. Therefore, the distance between the chuck 131 and the chuck 121 can be changed according to the length of the specimen, and the torsion test can be performed on specimens of various lengths by one torsion testing machine 100. It is like that.
  • the reaction force part frame 132 and the base 110 are fastened to the base 110 by tightening the reaction force part frame 132 and the base 110 with a bolt (not shown).
  • the drive unit frame 124 is a structural member formed by integrally joining four steel plates (a horizontal plate 124a, a vertical plate 124b, and a pair of rib plates 124c) by welding.
  • the lower end of the vertical plate 124b arranged perpendicular to the X axis is joined to one end in the X axis direction (left end in FIG. 1) of the horizontal plate 124a arranged on the base 110 to form an L-shaped angle.
  • the horizontal plate 124a and the vertical plate 124b are also joined to a pair of rib plates 124c arranged perpendicular to the plates 124a and 124b, and the L-shaped angle structure is reinforced.
  • the drive unit frame 124 includes a motor support frame 124d fixed to the pair of rib plates 124c.
  • a reaction force plate 122r of a servo motor 122 to be described later is fixed to the motor support frame 124d and supports the reaction force plate 122r from below.
  • the motor support frame 124 d extends to the end opposite to the output shaft of the servo motor 122 (the right end in FIG. 1), and the reaction force plate 122 r of the servo motor 122 is at that position. It is fixed with bolts and supports the reaction force plate 122r from below.
  • the vertical plate 124b is provided with an opening 124b1 penetrating in the X-axis direction.
  • a case 123a of the speed reducer 123 is inserted into the opening 124b1, and a flange portion provided on the outer periphery of the case 123a is fixed to the vertical plate 124b with a bolt.
  • the case 123a of the speed reducer 123 is fixed integrally with the drive unit frame 124 (that is, integrally with the base 110).
  • the servo motor 122 has a flange plate 122c fixed to the case 123a of the speed reducer 123, and is supported by the drive unit frame 124 through the case 123a of the speed reducer 123. At the same time, the servo motor 122 is supported by the drive unit frame 124 also in the reaction force plate 122r.
  • the servo motor 122 is supported only by the flange plate 122c, when a strong fluctuation torque is applied to the output shaft 122d (FIG. 2) of the servo motor 122, the output shaft 122d is fixed to the flange plate 122c. Precession movement (swinging movement) with a bearing (not shown) as a fulcrum is caused.
  • the reaction force plate 122r is also configured to support the servo motor 122, so that the precession of the output shaft 122d is suppressed, and the servo motor 122 is operated with high output. Even when driven, high-accuracy testing is possible. Further, since the bending stress applied to the rotating shafts of the servo motor 122 and the speed reducer 123 with the precession is suppressed, the life of each device is also improved.
  • the servo motor 122 is supported on the flange surface 122f (FIG. 2) of the flange plate 122c and the lower surface of the reaction force plate 122r as described above, but the servo motor 122 can be supported at other positions. It is configured.
  • FIG. 2 is a side view of the servo motor 122
  • FIG. 3 is a rear view of the servo motor 122 as viewed from the reaction force plate 122r side.
  • the servo motor 122 includes a motor case 122a, a motor cover 122b, a flange plate 122c, a reaction force plate 122r, an output shaft 122d, and two cooling fans 122e.
  • the motor case 122a is a cylindrical case formed of a thick metal plate and has a substantially square cross section, and a stator and a rotor (not shown) for driving the output shaft 122d therein. Is housed.
  • the flange plate 122c and the reaction force plate 122r are substantially square metal plates having a thickness equal to or greater than that of the motor case 122a.
  • the flange plate 122c and the reaction force plate 122r are attached to both ends of the motor case 122a in the cylinder axis direction (X axis direction) so as to close the opening of the cylindrical motor case 122a.
  • Bearings (not shown) that support the output shaft 122d are attached to the flange plate 122c and the reaction force plate 122r, respectively.
  • the flange plate 122c is provided with an opening 122h (FIG. 4), and one end of the output shaft 122d protrudes from the opening 122h to the outside of the motor case 122a. Further, most of the side surface of the motor case 122a is covered with a motor cover 122b. The motor cover 122b is fixed to the flange plate 122c and the reaction force plate 122r so that a certain gap is secured between the motor cover 122b and the motor case 122a.
  • the reaction force plate 122r of the servo motor 122 is supported from below by the motor support frame 124d (FIG. 1). As shown in FIGS. 2 and 3, a pair of female screws THD1 is formed on the lower surface of the reaction force plate 122r.
  • the servo motor 122 is fixed to the support frame 124d by screwing the bolt into the female screw THD1 through a through hole (not shown) provided in the motor support frame 124d.
  • a pair of female threads THS is formed on each side surface of the reaction force plate 122r in the horizontal direction (left and right side surfaces in FIG. 3).
  • a pair of female screws THD2 are also formed on the lower surface of the flange plate 122c.
  • the servo motor 122 of the present embodiment is tilted by, for example, 90 degrees around the output shaft 122d and the motor support frame 124d (FIG. It can also be fixed to 1).
  • the servo motor 122 in order to further reduce the vibration of the servo motor 122 (for example, to increase the rigidity of the support structure of the servo motor so that the resonance frequency is higher than the test frequency range), not only the internal thread THD1, but the female It is also possible to firmly fix the servo motor 122 with the motor support frame 124d by screwing bolts into the screws THS and THD2.
  • FIG. 4 is a front view of the servo motor 122 as viewed from the flange plate 122c side.
  • the flange plate 122c is firmly fixed to the motor case 122a by four pairs of bolts B1.
  • Each pair of bolts B1 is arranged at each of the four corners of a substantially square flange plate 122c.
  • each pair of bolts B1 is arranged symmetrically with respect to a diagonal of a square passing through the arranged corner.
  • four through holes H1 for fixing the servo motor 122 are formed on the diagonals passing through the corners at each corner of the flange plate 122c.
  • the four pairs of bolts B1 are arranged symmetrically with respect to the output shaft 122d and on concentric circles centered on the output shaft 122d.
  • the four through holes H1 are also arranged on a concentric circle with the output shaft 122d as the center.
  • the flange plate 122c and the motor case 122a can be arranged with respect to the rotation angle of the output shaft 122d. Therefore, the variation in the support strength of the output shaft 122d due to the rotation angle is small, and the vibration of the output shaft 122d in the radial direction is suppressed.
  • Two openings are formed on the upper surface of the motor cover 122b, and a cooling fan 122e is attached to the openings. Cooling air is supplied to the gap between the motor case 122a and the motor cover 122b by the cooling fan 122e, and the motor case 122a is cooled by the cooling air.
  • two notches 122b1 are formed on the lower side of the reaction plate 122r side end portion of the motor cover 122b. The two notches 122b1 form a pair of openings 122b2 that connect the internal space (the gap between the motor case 122a and the motor cover 122b) and the external space, and the heat of the motor case 122a is formed from the openings 122b2. The warmed cooling air is exhausted to the outside.
  • the servo motor 122 of the present embodiment can be provided with the opening 122b2 away from the reaction force plate 122r (particularly, the internal thread THD1) by providing the notch 122b1 as described above. Therefore, even if the flange plate 122c is fixed to the motor support frame 124d, the opening 122b2 is not blocked by the motor support frame 124d and the cooling of the motor case 122a by the cooling fan 122e is not hindered. A high cooling effect can be obtained by supplying a large amount of cooling air to the case 122a.
  • the cooling fan 122e is attached to the motor cover 122b by screwing the fan case 122e1 to the motor cover 122b with a bolt B2.
  • a lattice-like finger guard 122e2 is attached to the upper surface of the fan case 122e1 to prevent a finger or the like from contacting the blade of the cooling fan 122e.
  • the finger guard 122e2 is also attached by a bolt B2.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the bolt B2 (part A enlarged view of FIG. 2).
  • the finger guard 122e2 is disposed on the flange 122e3 extending in the horizontal direction from the upper edge of the frame-shaped fan case 122e1.
  • a holding plate 122e4 is sandwiched between the flange portion 122e3 and the finger guard 122e2.
  • the finger guard 122e2 is formed by bending a steel wire, and a part thereof is a bent portion 122e5 bent in a U shape so that a bolt B2 for fixing the finger guard 122e2 passes between them.
  • the holding plate 122e4 and the flange portion 122e3 are formed with holes H2 and H3 for passing the bolt B2.
  • the bolt B2 is sequentially passed through the bent portion 122e5 and the holes H2 and H3, and the nut N1 is attached to the bolt B2 and tightened, whereby the bent portion 122e5, the holding plate 122e4, and the flange portion between the head B2a and the nut N1 of the bolt B2. 122e3 is tightened.
  • Washers W1 and W2 are provided between the head B2a of the bolt B2 and the bent portion 122e5 and between the flange portion 122e3 and the nut N1, respectively.
  • the washers W1 and W2 By interposing the washers W1 and W2, the tightening force of the bolt B2 can be reliably transmitted to the bent portion 122e5, the holding plate 122e4 and the flange portion 122e3. Therefore, the finger guard 122e2 is attached to the fan case 122e1 with a high tightening force. It is firmly fixed.
  • the threaded portion B2b of the bolt B2 passes through the nut N1 and passes through a hole H4 formed in the upper surface 122b3 of the motor cover 122b.
  • the upper surface 122b3 of the motor cover 122b is sandwiched and tightened between nuts N2 and N3 screwed into the bolt B2 on both front and back surfaces.
  • a washer W3 is provided between the nut N2 and the motor cover upper surface 122b3 and a washer W4 is provided between the motor cover upper surface 122b3 and the nut N3 so that the tightening force of the bolt B2 is reliably transmitted to the motor cover 122b. It is sandwiched.
  • the servo motor 122 has the finger guard 122e2, the holding plate 122e4, the fan case 122e1 and the motor cover 122b firmly fixed to each other via the bolt B2. Chatter of the finger guard 122e2 is minimized. In particular, chattering is effectively prevented by tightening via the washers W1, W2, W3 and W4.
  • FIG. 6 is a side view of the periphery of the connecting portion between the output shaft 122d of the servo motor 122 and the input shaft 123b of the speed reducer 123 in this embodiment.
  • the output shaft 122d of the servo motor 122 and the input shaft 123b of the speed reducer 123 are connected by a coupling 140.
  • the coupling 140 is a rigid coupling having a very high rigidity (for example, coupled with a rigidity equal to or higher than that of the output shaft 122d of the servo motor 122), and the rotational motion of the output shaft 122d of the servo motor 122 is highly responsive. It is transmitted to the input shaft 123b of the speed reducer 123.
  • the torsion tester 100 of this embodiment is mainly used for a fatigue test in which a reciprocating torsional load is applied to a specimen, if the rigidity of the coupling is low, the input shaft 122d of the servo motor 122 has a high frequency ( In the case of reverse driving (with a short reciprocating cycle), the rotational vibration is absorbed by the coupling and is not correctly transmitted to the input shaft 123b of the speed reducer 123. In the present embodiment, by using the highly rigid coupling 140, it becomes possible to give a very high frequency variable load to the specimen.
  • the torsion tester 100 of the present embodiment it is possible to increase the number of repetitions per hour of the repeated load applied to the specimen, and the time required for the fatigue test can be greatly shortened.
  • it is possible to give a rotational vibration having a higher frequency to the specimen it is possible to perform a test under severe conditions with higher energy.
  • the coupling 140 includes an input unit 141 to which the output shaft 122 d of the servo motor 122 is connected, and an output unit 142 to which the input shaft 123 b of the speed reducer 123 is connected.
  • the input unit 141 and the output unit 142 are integrally connected by two pairs of bolts B3 and B4.
  • the bolt B3 is inserted from the input unit 141 side, and the bolt B4 is inserted from the output unit 142 side.
  • FIG. 7 A side view of the coupling 140 is shown in FIG. In FIG. 7, the bolts B3 and B4 are omitted.
  • the input unit 141 is a substantially cylindrical member.
  • the output part 142 is a stepped cylindrical member having a substantially cylindrical main part 142a and a flange part 142b formed at one end of the main part 142a (the right end in FIG. 7).
  • the input portion 141 has a hole H5 through which the output shaft 122d (FIG. 6) of the servo motor 122 is passed.
  • the output portion 142 is formed with a spline hole SH through which the input shaft 123b (FIG. 6) of the speed reducer 123 is passed.
  • the flange portion 142b of the output portion 142 is formed to have substantially the same diameter as the input portion 141, and when connecting to the input portion 141, a female screw (described later) into which a bolt B3 is screwed and a hole H6 through which the bolt B4 is passed. Each pair is formed.
  • the input portion 141 is formed with a pair of holes (described later) through which the bolt B3 is passed and a female screw THC1 into which the bolt B4 is screwed.
  • FIG. 8 is a rear view of the input unit 141 as viewed from the servo motor 122 side.
  • FIG. 9 is a side view of the input unit 141 as viewed in the direction indicated by the arrow B in FIG.
  • the input portion 141 is formed with a pair of a hole H7 through which the bolt B3 is passed and a female screw THC1 into which the bolt B4 is screwed. Further, the hole H7 and the female thread THC1 are formed on a cylindrical surface (a chain line in FIG. 8) centering on the central axis of the input unit 141.
  • the input portion 141 is formed with a first slit S ⁇ b> 1 when cut in a plane perpendicular to the central axis of the input portion 141.
  • the tip of the first slit S ⁇ b> 1 reaches the maximum diameter portion (that is, the diameter portion) of the input portion 141.
  • a second slit S2 cut in a plane including the central axis of the input unit 141 is provided in a portion (the gripping unit 141a) on the back side (servo motor 122 side) of the input unit 141 from the first slit S1. Is formed.
  • the holding part 141a of the input part 141 is formed with a hole H8 and a female thread THC2 that are opposed to each other with the second slit S2 interposed therebetween.
  • the hole H8 and the female screw THC2 are formed coaxially.
  • the output shaft 122d is tightened to the inner peripheral surface of the hole H5 whose diameter is narrowed, and the output shaft 122d is firmly gripped by the gripping portion 141a.
  • the first slit S1 is formed in the input portion 141 as described above, and the second slit S2 for gripping the output shaft 122d is the grip portion 141a on the back side of the first slit S1. Only formed. For this reason, even if the gripping portion 141a is tightened with a bolt, only the vicinity of the second slit S2 of the gripping portion 141a is deformed, and other portions (for example, a rigid body closer to the output portion 142 than the first slit S1). The portion 141c) is not deformed, and the shaft can be connected with high accuracy.
  • the force required to deform the input unit 141 so that the second slit S2 is sufficiently narrowed is excessively large.
  • the input portion 141 is divided into the grip portion 141a and the other portions by the first slit S1, so that the magnitude of the load applied to the input portion 141 when the output shaft 122d is tightened is required. The size is kept to a minimum.
  • FIG. 10 is a front view of the output unit 142 viewed from the reduction gear 123 side.
  • FIG. 11 is a side view of the output unit 142 viewed in the direction indicated by the arrow C in FIG.
  • the flange portion 142b of the output portion 142 is formed with a pair of a hole H6 through which the bolt B4 is passed and a female screw THC3 into which the bolt B3 is screwed.
  • the hole H6 and the female thread THC3 are formed on a cylindrical surface (a chain line in FIG. 10) centering on the central axis of the output portion 142.
  • a third slit S ⁇ b> 3 is formed in the main portion 142 a of the output portion 142 when it is cut along a plane perpendicular to the central axis of the output portion 142.
  • the tip of the third slit S ⁇ b> 3 reaches the diameter part of the main part 142 a of the output part 142.
  • a portion (gripping portion 142c) on the front side (the reduction gear 123 side) from the third slit S3 has a fourth slit S4 cut by a plane including the central axis of the output portion 142. Is formed.
  • two pairs of holes H9 and female screws THC4 that are opposed to each other across the fourth slit S4 are formed in the gripping part 142c of the output part 142.
  • Each pair of the hole H9 and the female screw THC4 is formed coaxially, and by inserting a bolt into the hole H9 and screwing into the female screw THC4, the grip portion 142c is tightened in a direction in which the width of the fourth slit S4 is narrowed, and the spline The hole SH narrows.
  • a spline having a shape corresponding to the spline hole SH is formed at the tip of the input shaft 123b (FIG.
  • the input shaft 123 b of the speed reducer 123 is formed with a smaller diameter than the output shaft 122 d of the servo motor 122. Has been. Therefore, it is not easy for the output unit 142 to grip the shaft sufficiently firmly with only the surface pressure like the input unit 141. Therefore, in the present embodiment, the connecting portion between the input shaft 123b of the speed reducer 123 and the coupling 140 has a spline structure so that the input shaft 123b of the speed reducer 123 can be firmly gripped so as not to slip even with a small surface pressure. ing.
  • the third slit S3 is formed in the output part 142 as described above, and the fourth slit S4 for gripping the input shaft 123b is the grip part 142c on the front side of the third slit S3. Only formed. Therefore, even when the gripping portion 142c is tightened by the bolt, only the vicinity of the fourth slit S4 of the gripping portion 142c is deformed, and other portions (for example, the flange portion closer to the input portion 141 than the third slit S3) are deformed. 142b) can be coupled with high accuracy without deformation.
  • the output portion 142 is divided into the grip portion 142c and the other portions by the third slit S3, so that the load applied to the output portion 142 when the input shaft 123b is tightened is required. The size is kept to a minimum.
  • the speed reducer 123 of the present embodiment is a speed reducer using a planetary gear mechanism, and a plurality of gears constituting the planetary gear mechanism are fixed or pivotally supported inside the case 123a (FIG. 6).
  • lubricating oil is put inside the oiltight case 123a. Filled without gaps.
  • the speed reducer 123 is mainly used for the torsion tester 100 that performs a fatigue test, and thus the input shaft 123b repeats a reversing motion at a rotation angle of less than one rotation (for example, a rotation angle). Oscillates at an amplitude of 30 °).
  • the conventional reduction gear cannot spread the lubricating oil over the entire gear mechanism, causing an oil film breakage between the gears, which may cause excessive heat generation and wear of the gears.
  • the amount of heat generated by friction between the gears increases, and if the gears are not always immersed in the lubricating oil, the gears store heat and seize. Can happen.
  • the case 123a is filled with lubricating oil without any gaps, so that even when a fatigue test is performed by the torsion tester 100, no oil film breakage occurs between the gears. . Further, even when the reversal drive is performed at a frequency (for example, 20 Hz) by a high-output motor, burn-in does not occur.
  • a hole H10 that communicates with the inside of the case 123a is formed in the upper part of the case 123a.
  • a pipe 125 extending upward is attached to the hole H10, and an oil cup 126 is attached to the tip of the pipe 125 (FIG. 1).
  • the oil cup 126 is arranged at a position higher than the case 123a.
  • the temperature inside the case 123a of the speed reducer 123 increases due to frictional heat of the gears in the speed reducer 123, and the lubricating oil filled in the case 123a thermally expands.
  • the lubricating oil becomes a high pressure, and the case 123a is configured. There is a possibility that the lubricating oil leaks from a gap (for example, an oil seal part) between parts to be performed.
  • the thermally expanded lubricating oil is configured to escape to the oil cup 126 via the pipe 125, the lubricating oil does not leak out.
  • the torsion tester 100 is stopped and the inside of the case 123a of the speed reducer 123 is cooled by natural heat dissipation, the lubricating oil inside the case 123a contracts and the inside of the case 123a becomes negative pressure. Therefore, the lubricating oil that has escaped to the oil cup 126 is returned to the case 123a.
  • a vent hole 126a is provided in the upper part of the oil cup 126, and the internal space of the oil cup 126 is always kept at atmospheric pressure.
  • an air filter 126b is provided in the vent hole 126a of the oil cup 126, and the outside air enters the oil cup 126 through the air filter 126b, so that foreign matter is prevented from entering the lubricating oil.
  • the torsion tester 100 has a support structure of the servo motor 122, a structure of the coupling 140 that connects the servo motor 122 and the speed reducer 123, a method of lubricating the gears inside the speed reducer 123, and the like. It has characteristics.
  • the torsion tester 200 according to the second embodiment of the present invention described below has a feature of including a speed reducer cooling mechanism in addition to the features of the first embodiment.
  • FIG. 12 shows a side view of a torsion tester 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the torsion tester 200 of the present embodiment includes a base 210, a drive unit 220 and a reaction force unit 230 disposed on the base 210, and the drive unit 220 and A specimen is attached to chucks 221 and 231 provided in the reaction force section 230, respectively, and a servo motor 222 of the driving section 220 is driven to apply a torsional load to the specimen.
  • the rotation axis direction (left-right direction in FIG. 12) of the chuck 221 is the X-axis direction
  • the vertical direction (up-down direction in FIG. 12) is the Z-axis.
  • the direction perpendicular to both the X axis and the Z axis is defined as the Y axis direction.
  • FIG. 13 is a front view of the torsion tester 200 as viewed from the servo motor 222 side.
  • the drive unit 220 includes a drive unit frame 227 movable on the base 210 in the X-axis direction.
  • the servo motor 222 main body and the case 223a of the speed reducer 223 are fixed to the drive unit frame 227, and are configured to be movable in the X-axis direction integrally with the drive unit frame 227.
  • the torsion tester 200 of this embodiment can adjust the distance between the chucks 221 and 231 by the movement of the drive unit frame 227, and can perform a torsion test on specimens of various lengths. It has become.
  • the drive unit frame 227 includes a horizontal plate 227a, a vertical plate 227b, and a pair of rib plates 227c disposed on the base 210.
  • the horizontal plate 227a is disposed horizontally on the base 210.
  • the vertical plate 227b is disposed perpendicular to the X axis, and the lower end thereof is integrally fixed to one end portion (the left end in FIG. 1) of the upper surface of the horizontal plate 227a in the X axis direction, thereby forming an L-shaped angle.
  • the vertical plate 227b is provided with an opening penetrating in the X-axis direction.
  • the case 223a of the speed reducer 223 is inserted into the opening, and then the flange portion provided on the outer periphery of the case 223a of the speed reducer 223 is vertically secured with a bolt.
  • the case 223a of the speed reducer 223 is fixed integrally with the drive unit frame 227 (that is, integrally with the base 210).
  • the rib plate 227c is disposed at a corner formed by the horizontal plate 227a and the vertical plate 227b, and is welded to both the horizontal plate 227a and the vertical plate 227b.
  • the rib plate 227c reinforces the vertical plate 227b, and the vertical plate 227b is firmly fixed to the horizontal plate 227a.
  • the pair of rib plates 227c are disposed so as to sandwich the servo motor 222 and the speed reducer 223 from both sides in the Y-axis direction.
  • An enclosure 228 that covers the reduction gear 223 is provided between the pair of rib plates 227c.
  • the enclosure 228 has an intake port 228a and an exhaust port 228b that communicate the inside and outside of the enclosure 228. As shown in FIG. 12, the air inlet 228a is provided below the servo motor 222 on the side surface of the enclosure 228 (the left side surface in FIG. 12). Each rib plate 227c has a through hole 227d through which an air duct (not shown) connected to the exhaust port 228b passes, and the exhaust port 228b is formed at a position facing the through hole 227d.
  • a blower or a spot cooler is connected to the air duct, and cooling air is blown into the enclosure 228 to cool the speed reducer 223 disposed inside the enclosure 228.
  • the exhaust port 228b functions as an exhaust port for cooling air blown into the enclosure 228 through the intake port 228a.
  • the speed reducer 223 is cooled by air cooling.
  • a configuration of the cooling mechanism of the first and second other examples of the present embodiment in which another cooling mechanism is mounted will be described with reference to FIGS. 14 to 16.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the cooling mechanism of the first other example.
  • the cooling mechanism of the first other example cools the speed reducer 223 by circulating the lubricating oil for cooling the gears of the speed reducer 223 while cooling it. That is, a lubricating oil inlet 223c and a lubricating oil outlet 223d communicating with the inside of the case 223a are formed in the case 223a of the speed reducer 223, the lubricating oil inlet 223c, the lubricating oil outlet 223d, a pump 251 for circulating the lubricating oil, and A cooling machine 252 for cooling the lubricating oil is connected via the pipe 253, and the lubricating oil is circulated in the order of the pump 251, the inside of the case 223a, the cooling machine 252, and the pump 251.
  • the gears inside the speed reducer 223 are cooled.
  • an oil cup serving as a reservoir for the lubricating oil is not provided.
  • a reservoir tank for storing lubricating oil may be provided between the case 223 of the speed reducer 223 and the cooler 252.
  • FIG. 15 is a side view of the servo motor 222 and the speed reducer 223 showing the configuration of the cooling mechanism of the second other example.
  • a cooling plate 260 is provided between the servo motor 222 and the case 223 a of the speed reducer 223.
  • the cooling plate 260 is a plate-like member made of a material having a high thermal conductivity (such as metal). As shown in FIG. 16, an opening 261 is formed in the center of the cooling plate 260 for passing a connecting portion between the speed reducer 223 and the servo motor 222.
  • a cooling water path 262 is formed inside the cooling plate 260 so as to surround the opening 261.
  • a cooling water introduction path 263 and a cooling water drainage path 264 are provided inside the cooling plate 260 to connect the cooling water path 262 and the outside of the cooling plate 260.
  • the cooling water path 262 is connected to the pump and the cooling water cooling device via the cooling water introduction path 263 and the cooling water drainage path 264, and the pump ⁇ the cooling water introduction path 263 ⁇ the cooling water path 262 ⁇ the cooling water. Cooling water is circulated in the order of drainage path 264 ⁇ cooling water cooling device ⁇ pump. The heat generated by the speed reducer 223 is absorbed by the cooling water cooled by the cooling water cooling device via the cooling plate 260 and discharged outside. As a result, the speed reducer 223 is cooled.
  • the servo motor included in the servo motor-type torsion tester disclosed in Patent Document 1 includes a cylindrical motor case that houses a stator and a rotor, and a motor case. Are provided with flange plates and reaction force plates respectively attached to both ends in the axial direction. Bearings that support the output shaft of the servo motor are attached to the flange plate and the reaction force plate.
  • a flange plate has a through hole through which an output shaft is passed, and the servo motor is bolted to the frame of the testing machine.
  • a motor mounting hole (screw hole) for mounting on the machine is formed, and the servo motor is fixed to the frame of the mechanical testing machine in a cantilever shape only by a flange plate.
  • the flange plate is formed with, for example, four flange plate attachment holes for attaching the flange plate to the motor case, and is attached to the motor case with four bolts.
  • the conventional servo motor type precision machine testing machine used a relatively low output servo motor of less than 10 kW.
  • the higher output servo motor type testing machine has become available. It is getting demanded.
  • high-power servo motors exceeding 10 kW that can be driven reversely at high frequencies that can be used in fatigue tests and the like are also being commercialized.
  • the motor case fixing strength is insufficient in the configuration in which the flange plate is fixed to the motor case with only four bolts as in the conventional servo motor. Vibration due to unnecessary motion such as precession occurs, and test accuracy decreases.
  • the swinging motion (precession motion, etc.) of the output shaft that occurs when the servomotor is driven reversely with high output can be suppressed, and the test accuracy can be improved. improves.
  • a rotating side holding body (driving unit) that rotatably holds one end of the specimen and a fixed side holding body (reaction part) that holds the other end of the specimen non-rotatably.
  • a torsion tester including a torque applying means for applying torque to the specimen through the rotation side holding body, and a torque detector for detecting the torque applied to the specimen.
  • the torque detector is provided on the fixed side holding body.
  • variable torque generated by the motor during use is applied to the input shaft. Therefore, the fatigue performance of the power transmission device is evaluated by performing a torsion test in which the output shaft of the power transmission device is held by the reaction force portion, the input shaft is held by the drive portion, and a fluctuating torsional load is applied to the input shaft. can do.
  • FIG. 17 is a side view of a torsion tester 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the torsion tester 300 of this embodiment is a test apparatus suitable for a torsion test of a specimen in which an input shaft and an output shaft are not coaxially arranged, such as an automobile transmission unit.
  • a durability test fatigue test
  • a reciprocating torsional load is applied to the specimen can be performed.
  • the torsion tester 300 has a structure in which a drive unit 320, a reaction force unit 330, and a cover 340 are disposed on a base 310. Chuckes 321 and 331 (FIG. 18) are provided opposite to the drive unit 320 and the reaction force unit 330, respectively. The torsion test is performed in a state where the input shaft and the output shaft of the specimen are fixed to the chucks 321 and 331, respectively.
  • the axial direction of the torsion test (left-right direction in FIG. 17) is the X-axis direction, and the horizontal direction perpendicular to the X-axis (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 17) is the Y-axis.
  • the direction and the vertical direction (vertical direction in FIG. 17) are taken as the Z-axis direction.
  • the cover 340 is an open / close type that covers the main part of the torsion testing machine 300 from the drive unit 320 to the reaction force unit 330 so that the lubricating oil of the test sample or broken pieces of the test sample are not scattered outside the apparatus during the torsion test. It is a cover of. As shown in FIG. 17, the cover 340 is composed of three arched movable cover units 341 to 343 having different sizes and movable in the X-axis direction. The movable cover units 341, 342, and 343 are formed so that the dimensions in the Y-axis and Z-axis directions gradually increase in this order. When the specimen is attached to (or removed from) the torsion tester 300, the movable cover units 341, 342, and 343 are movable. By moving the unit 343 in the positive direction of the X-axis (rightward in FIG. 17), the movable cover units 341 and 342 are nested in the movable cover unit 343.
  • the chuck 321 is connected to the output shaft (not shown) of the servo motor 322 via the torque sensor 323 and the speed reducer 324.
  • the rotational movement of the output shaft of the servo motor 322 is transmitted to the chuck 321 after being decelerated by the speed reducer 324.
  • the chuck 321 rotates around an axis parallel to the X axis.
  • the chuck 331 (FIG. 18) of the reaction force portion 330 is locked so as not to move when the torsion test is performed.
  • a torsional load can be applied to the specimen by driving the servo motor 322 in a state where the input shaft and the output shaft of the specimen are fixed to the driving section 320 and the reaction force section 330, respectively.
  • the torsional load applied to the specimen is measured by the torque sensor 323.
  • the torsion tester 300 positions the chuck 331 at the X axis, the Y axis, and the Z axis so that a torsion test can be performed on transmission units having various specifications with different relative arrangements of input and output shafts.
  • the direction can be adjusted.
  • the torsion tester 300 uses a chuck moving mechanism that moves the position of the chuck 331 in the Y-axis and Z-axis directions, and the position of the reaction force portion 330 provided with the chuck 331 as X.
  • a reaction force moving mechanism that moves in the axial direction is provided.
  • FIG. 18 is a front view of the reaction force unit 330 as viewed from the drive unit 320 side (that is, in the X-axis negative direction).
  • FIG. 19 is a side view of the reaction force portion 330 viewed in the negative Y-axis direction. As shown in FIGS. 17 to 19, the reaction force portion 330 is fixed on the first base plate 332 a that is disposed perpendicular to the X axis and the first base plate 332 a that is disposed on the base 310 of the torsion tester 300. Second base plate 332b.
  • a pair of rails 332c extending in the Y-axis direction are attached to both ends of the second base plate 332b facing the drive unit 320 in the Z-axis direction.
  • the first movable plate 333 is sandwiched between a pair of rails 332c and is held so as to be slidable in the Y-axis direction along the rails 332c.
  • a pair of rails 332 c protrudes in the opposite direction (Z-axis direction) at the end in the X-axis positive direction of each rail 332 c (distal end with respect to the second base plate 332 b).
  • a flange portion 332f is provided, and each rail 332c has an L-shaped cross section.
  • a pair of flange portions 333f projecting in the Z-axis direction along the second base plate 332b are formed at both ends of the first movable plate 333 in the Z-axis direction.
  • the flange portion 333f of the first movable plate 333 is inserted into a recess formed by being surrounded by the second base plate 332b and the rails 332c with almost no gap. Thereby, the 1st movable plate 333 is hold
  • the second base plate 332b is formed with a plurality of grooves 332e extending in the Y-axis direction.
  • the groove 332e is formed with a wide groove width at the bottom and has a substantially T-shaped cross-sectional shape.
  • a rectangular flange portion 332g is formed in the groove 332e, and a square nut 332n having a substantially T-shaped vertical section is inserted therein. The square nut 332n is held movably only in the Y-axis direction in the groove 332e.
  • the length of the diagonal line in the flange portion 332o of the square nut 332n is longer than the width of the groove 332e in which the flange portion 332o is accommodated, and the square nut 332n cannot rotate in the groove 332e.
  • a plurality of through holes 333a are provided at positions facing the grooves 332e of the first movable plate 333.
  • the bolt B5 passed through the through hole 333a is screwed into the square nut 332n, and the first movable plate 333 and the second base plate 332b are tightened between the bolt B5 and the square nut 332n,
  • the first movable plate 333 is firmly fixed to the second base plate 332b, and the first movable plate 333 is locked so as not to move in the Y-axis direction.
  • the first movable plate 333 can be moved in the Y-axis direction while the bolt B5 is engaged with the square nut 332n.
  • the first movable plate 333 is driven in the Y-axis direction by a feed screw mechanism including a feed screw 333b and a nut 333c.
  • the feed screw 333b is disposed with its axis directed in the Y-axis direction, and is rotatably supported by a pair of bearings 332d provided at the upper end of the second base plate 332b.
  • the nut 333 c is fixed to the first movable plate 333. Therefore, when the feed screw 333b is rotated, the first movable plate 333 moves in the axial direction (Y-axis direction) of the feed screw 333b together with the nut 333c.
  • a handle H1 can be attached to one end of the feed screw 333b.
  • the handle H1 is attached to the feed screw 333b and the handle H1 is manually operated. Is operated to rotate the feed screw 333b.
  • a pair of rails 333d extending in the Z-axis direction are attached to both ends in the Y-axis direction on the surface of the first movable plate 333 facing the drive unit 320.
  • the second movable plate 334 is sandwiched between a pair of rails 333d and is held so as to be slidable in the Z-axis direction along the rails 333d.
  • the rail 333d and the second movable plate 334 have the same engagement structure as the above-described rail 332c and the first movable plate 333, so that the second movable plate 334 does not leave the state sandwiched between the pair of rails 333d. Is held in.
  • the first movable plate 333 is formed with a pair of grooves 333g extending in the Z-axis direction.
  • the groove 333g has a substantially T-shaped vertical section, and a square nut (not shown) having a substantially T-shaped vertical section is inserted into the groove 333g.
  • a plurality of through holes 334 a are also provided at positions facing the grooves 333 g of the second movable plate 334.
  • the second movable plate 334 is strongly fixed to the first movable plate 333, and the second movable plate 334 is locked so as not to move in the Z-axis direction. Further, by loosening the bolt B6 and the square nut, the second movable plate 334 can be moved in the Z-axis direction while the bolt B6 is engaged with the square nut.
  • the second movable plate 334 is driven in the Z-axis direction by a feed screw mechanism including a feed screw 334b and a nut 334c.
  • the feed screw 334b is disposed with its axis directed in the Z-axis direction, and is rotatably supported by a pair of bearings 333e provided on the first movable plate 333. Further, the nut 334c is fixed to the second movable plate 334. Therefore, when the feed screw 334b is rotated, the second movable plate 334 moves in the axial direction (Z-axis direction) of the feed screw 334b together with the nut 334c.
  • a handle H2 can be attached to one end of the feed screw 334b.
  • the handle H2 is attached to the feed screw 334b and the handle H2 is operated. As a result, the feed screw 334b is rotated.
  • the first movable plate 333 can be moved in the Y-axis direction with respect to the first and second base plates 332a and 332b of the reaction force portion 330, and by operating the handle H2
  • the second movable plate 334 can be moved in the Z-axis direction with respect to the first movable plate 333.
  • the chuck 331 of the reaction force portion 330 is provided on the second movable plate 334. Therefore, the position of the chuck 331 can be adjusted in the Y-axis direction and the Z-axis direction by operating the handles H1 and H2.
  • reaction force part moving mechanism As shown in FIGS. 18 and 19, a pair of rails 311 extending in the X-axis direction are fixed on the base 310. As shown in FIG. 19, two runner blocks 332 r are slidably engaged with each rail 311 along the rail 311. These runner blocks 332r are attached to the lower surface of the first base plate 332a. That is, the reaction force part 330 can move in the X-axis direction along the rail 311.
  • a rack 312 extending in the X-axis direction is fixed to the upper surface of the base 310.
  • a pinion gear 335a that engages with the rack 312 is provided near the lower surface of the first base plate 332a.
  • the pinion gear 335a is coaxially fixed to the lower end of the rotation shaft 335b that extends through the first base plate 332a and extends in the Z-axis direction.
  • the rotation shaft 335b is rotatably supported by the first base plate 332a. Therefore, when the rotation shaft 335b is rotated, the pinion gear 335a is also rotated, and the pinion gear 335a receives a reaction force from the rack 312 to be engaged.
  • the reaction force portion 330 is driven by the reaction force received by the pinion gear 335a, and is guided by the rail 311 with which the runner block 332r is engaged, and moves in the X-axis direction.
  • a worm wheel 335c is coaxially fixed to the upper end of the rotating shaft 335b.
  • the worm wheel 335c is engaged with a worm formed on a rotation shaft 335d extending in the Y-axis direction.
  • a handle H3 can be attached to the rotating shaft 335d. Therefore, when the handle H3 attached to the rotation shaft 335d is rotated, the rotation shaft 335d rotates around an axis parallel to the Y axis.
  • the worm wheel 335c is driven by the rotation of the worm of the rotating shaft 335d engaged therewith, and the worm wheel 335c, the rotating shaft 335b, and the pinion gear 335a integrally rotate around an axis parallel to the Z axis, A reaction force in the X-axis direction is received from the rack 312 with which the gear 335 a is engaged, and the reaction force portion 330 moves along the rail 311. Therefore, the position of the reaction force portion 330 in the X-axis direction can be adjusted by operating the handle H3.
  • the handles H1, H2, and H3 are detachable, and are removed so as not to interfere with the test when the torsion test is performed.
  • the reaction force portion 330 can be smoothly moved in the X-axis direction with respect to the base 310 only when the position of the reaction force portion 330 is adjusted, and the reaction force portion 330 is securely fixed to the base 310 during the test.
  • the unit 330 includes a levitation mechanism 336.
  • the levitation mechanism 336 is provided between the first base plate 332a and the runner block 332r. When moving the reaction force portion 330 in the X-axis direction, the levitation mechanism 336 causes the lower surface of the reaction force portion 330 (the lower surface of the first base plate 332a) to float from the base 310, and all the load of the reaction force portion 330 is transferred to the runner block.
  • the levitation mechanism 336 places the first base plate 332a directly on the base 310 so that all (or most) of the load of the reaction force portion 330 is not applied to the runner block 332r and the rail 311 ( That is, the linear slide mechanism is disabled).
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the vicinity of the floating mechanism 336 of the reaction force portion 330.
  • the levitation mechanism 336 includes a shaft portion 336a, a bearing portion 336b, and a pressing pin 336c.
  • the shaft portion 336a is a member having a bottom plate portion 336a1 fixed to the upper surface of the runner block 332r and a columnar portion 336a2 extending in the Z-axis direction from the center of the upper surface of the bottom plate portion 336a1.
  • the bearing portion 336b is a member fixed to the first base plate 332a of the reaction force portion 330, and has a cylindrical hollow portion that slidably accommodates the cylindrical portion 336a2 of the shaft portion 336a in the Z-axis direction.
  • the bearing portion 336b supports the outer peripheral surface of the cylindrical portion 336a2 via a ball 336e, which is a rolling element, and can move in the Z-axis direction with respect to the shaft portion 336a with extremely low frictional resistance.
  • a through hole 336b1 having the same diameter as the pressing pin 336c extending in the Z-axis direction is opened on the upper surface of the bearing portion 336b. Further, a female screw is formed in the through hole 336b1.
  • the pressing pin 336c has a male screw that engages with the through hole 336b1 on the side surface.
  • a metal ball 336d that is rotatably supported by the main body of the pressing pin 336c is disposed at the lower end of the pressing pin 336c, and a part of the ball 336d projects from the lower end of the main body of the pressing pin 336c. .
  • the pressing pin 336c is screwed into the through hole 336b1 so that the ball 336d faces the upper surface of the shaft portion 336a.
  • the pressing pin 336c When the reaction force portion 330 is moved, after loosening the bolt B7 that fixes the first base plate 332a to the base 310, the pressing pin 336c is rotated in the downward movement direction so that the ball 336d is brought into contact with the upper surface of the shaft portion 336a. Make contact.
  • the shaft portion 336a and the runner block 332r move downward with respect to the first base plate 332a, the lower surface of the reaction force portion 330 is lifted from the base 310, and the reaction force portion 330 is moved to the runner block. It will be in the state supported only by 332r and the rail 311. Therefore, the reaction force portion 330 can be smoothly moved in the X-axis direction.
  • the first base plate 332a is lowered by rotating the pressing pin 336c in the upward movement direction.
  • the ball 336d is separated from the upper surface of the shaft portion 336a, the load of the reaction force portion 330 is not applied to the runner block 332r and the rail 311 and the first base plate 332a is directly placed on the base 310.
  • the first base plate 332a is fixed to the base 310 with the bolt B7. As shown in FIG.
  • the pressing pin 336c is pressed when the pressing pin 336c is screwed toward the shaft portion 336a or when the pressing pin 336c is separated from the shaft portion 336a.
  • the magnitude of the frictional force acting between the lower end of the pin 336c and the upper surface of the shaft portion 336a is remarkably reduced, and the pressing pin 336c can be rotated with low torque. Wear on the lower surface of the pin 336c is suppressed.
  • a torsion tester 400 according to a fourth embodiment of the present invention described below is provided with a mechanism for preventing interference between a signal cable of a torque sensor and a torsion tester.
  • FIG. 21 is a side view of the vicinity of the drive unit 420 of the torsion tester 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the structure of a movable part is the same as 3rd Embodiment, detailed description is abbreviate
  • a speed reducer 424 and a torque sensor 423 are arranged between the servo motor 422 and the chuck 421, similarly to the drive unit 320 of the third embodiment. It has a configuration.
  • the torque sensor 423 is fixed to the output shaft of the speed reducer 424 via a substantially cylindrical spacer 423a.
  • the torque sensor 423 is provided on the drive unit 420 side as described above, and the dimension in the X-axis direction from the speed reducer 424 to the chuck 421 is large. Therefore, in the present embodiment, the spindle 428 that connects the torque sensor 423 and the chuck 421 is rotatably supported by the bearing 429.
  • the output shaft (not shown) of the speed reducer 424 is also rotatably supported by a bearing (not shown) provided in the case of the speed reducer 424.
  • a bearing not shown
  • the output shaft of the speed reducer 424, the spacer 423a, the torque sensor 423, the spindle 428, and the chuck 421 that are coupled together are integrated with the spindle 428 and the speed reduction gear.
  • the machine 424 is supported at two places on the output shaft of the machine 424 with high rigidity and free rotation.
  • the spindle 428 is as light as possible, and the rotation part of the drive unit 420 (the torque sensor 423, the spindle 428, and the chuck 421) is used. Inertia is reduced. Further, in order to minimize the frictional resistance in the bearing 429, a bearing 429 having a low frictional resistance is adopted, and the bearing 429 is attached with a preload torque in a range where the frictional resistance does not increase. With this configuration, the torsional load can be measured with high accuracy even when the torque sensor 423 is arranged in the drive unit 420.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the signal cable of the torque sensor 423 is accommodated in a cable bear (registered trademark) 425.
  • the cable bear 425 is a flexible cable protection tube formed by connecting a plurality of frame bodies in a row by a link structure, and a signal cable is passed through the cable bear 425. Further, the frame bodies of the cable bear 425 are connected to each other so that they can be bent only around a specific axis (in this embodiment, the X axis), and the entire cable bear 425 has a specific YZ plane. It can be bent only within (that is, one plane orthogonal to the axis of the torsion test). Further, the cable bear 425 is not bent at a diameter smaller than the minimum allowable bending diameter.
  • the one end 425a of the cable bear 425 is fixed to the outer peripheral surface of the spacer 423a.
  • the other end 425b of the cable bear 425 is fixed on the base 410 of the torsion tester 400 at a position directly below the spacer 423a.
  • the first and second cable bear guides 426 and 427 are fixed on the base 410. Both the first and second cable bear guides 426 and 427 have guide surfaces 426a and 427a which are cylindrical surfaces substantially concentric with the spacer 423a.
  • the guide surface 426a of the first cable bear guide 426 is disposed so as to face the spacer 423a from near the lower end to the right end of the spacer 423a in FIG.
  • the distance between the outer peripheral surface of the spacer 423a and the guide surface 426a is set to be slightly larger than the thickness of the cable bear 425 (the radial dimension of the spacer 423a).
  • the cable bear 425 is not sandwiched between the outer peripheral surface and the guide surface 426a, and the cable bear 425 does not vibrate between the outer peripheral surface of the spacer 423a and the guide surface 426a. And the guide surface 426a can be moved smoothly.
  • the first cable bear guide 426 is formed with a guide surface 426b extending counterclockwise from the lower end of the guide surface 426a to the vicinity of the other end 425b of the cable bear 425 with the minimum allowable bending diameter (inner diameter) of the cable bear 425.
  • the guide surface 427a of the second cable bear guide 427 is disposed so as to face the spacer 423a from near the lower end to the left end of the spacer 423a in FIG.
  • the distance between the outer peripheral surface of the spacer 423a and the guide surface 427a is set to be slightly larger than the minimum allowable bending diameter (outer diameter) of the cable bear 425. Therefore, the guide surface 427a is the first cable bear guide 426. The radius of curvature is larger than that of the guide surface 426a.
  • one end 425a of the cable bear 425 is located on the lower right side of the spacer 423a.
  • the cable bear 425 extends clockwise from the one end 425a clockwise along the outer peripheral surface of the spacer 423a and the guide surface 426a of the first cable bear guide 426, and then is guided by the guide surface 426b and counterclockwise. It extends to the other end 425b.
  • the cable bear 425 extends from the one end 425a in the clockwise direction along the outer peripheral surface of the spacer 423a, and then moves away from the spacer 423a in the air in the counterclockwise direction with the minimum allowable bending diameter of the cable bear 425. After that, it is guided by the guide surface 427a of the second cable bear guide 427 and extends counterclockwise to reach the other end 425b.
  • the signal cable of the torque sensor 423 is regulated so as not to jump out of the specific YZ plane by the cable bear 425 as described above, and the cable is guided by the first and second cable bear guides 426 and 427. Since the bear 425 is guided, the signal cable of the torque sensor 423 does not interfere with other parts of the torsion tester 400.
  • the distance between the outer peripheral surface of the spacer 423a and the guide surface 427a of the second cable bear guide 427 is set to be approximately the same as the minimum allowable bending diameter (outer diameter) of the cable bear 425, and the outer peripheral surface of the spacer 423a
  • the cable bear 425 By arranging the cable bear 425 so as to be folded 180 degrees between the guide surface 427a of the second cable bear guide 427 and further preventing the cable bear 425 from being bent with a diameter smaller than the minimum allowable bending diameter, 425 is deprived of freedom of movement, and the cable bear 425 is prevented from vibrating and colliding with the spacer 423a and the guide surface 427a. Further, even if the spacer 423a is rotated, the cable bear 425 is not bent below the minimum allowable bending diameter, and the cable bear 425 and the signal cable are not damaged.
  • the fatigue characteristics of the power transmission device When evaluating the fatigue characteristics of the power transmission device, it is necessary to perform a test by applying a torque corresponding to the output characteristics of the power device such as an engine to the input shaft.
  • the torsion tester cannot detect and control the torque of the input shaft.
  • a power transmission device such as a propeller shaft in which the input shaft and the output shaft rotate at the same rotational speed (that is, the reduction ratio is 1)
  • the torque of the input shaft and the output shaft is the same.
  • the fatigue characteristics can be evaluated relatively accurately by controlling the torque of the output shaft detected by the device.
  • the specimen is a power transmission device having a reduction ratio such as a transmission, the torque applied to the input shaft and the output shaft is different and the mechanical loss is too large to ignore. The properties could not be evaluated sufficiently accurately.
  • the configuration of the fourth embodiment of the present invention it is possible to perform a torsion test capable of measuring the torque applied to the input shaft of the specimen.
  • the levitation mechanism (lock mechanism) 336 can be applied to various devices other than the torsion tester.
  • a torsion tester a pair of chucks sandwiching a specimen are provided, and various testing machines (for example, a tension / compression tester or a vibration test) that need to be able to adjust the chuck interval according to the size of the specimen.
  • various testing machines for example, a tension / compression tester or a vibration test
  • the above levitation mechanism can also be applied to a machine etc.).
  • test / inspection / observation devices for example, physical observation devices such as chemical analyzers and astronomical telescopes
  • transport devices for example, large-sized devices
  • the above-described levitation mechanism can be applied to a stage device), a manufacturing device, a processing device, and the like.

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Abstract

 減速機を格納する密閉されたケースと、オイルカップと、を備え、ケースの内部空間とオイルカップの内部空間とは、連通路を介して連通しており、ケース内は潤滑油で充填されており、ケース内の潤滑油が熱膨張したときには、余剰の潤滑油がケース内から連通路を介してオイルカップに移動して貯留され、ケース内の潤滑油の体積が減少したときには、不足する潤滑油がオイルカップから連通路を介してケース内に移動して、ケース内が常時潤滑油で充填されるように構成されたねじり試験機が提供される。

Description

ねじり試験機及び機械試験機
 本発明は、供試体の機械的性質を試す機械試験機に関連し、特に供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機に関する。
 サーボモータの駆動力により供試体にねじり荷重を与えるサーボモータ式ねじり試験機が実用化されている。特許文献1に開示されているように、サーボモータ式ねじり試験機は、供試体に大きなねじり荷重を与えられるように、遊星歯車機構等の減速機を備えている。
 減速機の歯車機構を構成する各歯車の歯面には、歯車間の摩擦を低減するために、グリース等の潤滑油の油膜が設けられている。例えば、一般的な遊星歯車方式の減速機では、減速機のギアケースの底部に潤滑油が溜められ、遊星歯車機構を構成する複数の歯車の一部のみが潤滑油に浸されるようになっている。そして、歯車機構が回転することによって潤滑油が弾き飛ばされて、歯車機構全体に潤滑油が散布されるようになっている。また、波動歯車機構を使用した減速機では、比較的に粘性の高いグリースが歯車の歯面にのみ塗布され、歯車機構を回転させることにより、各歯車の歯面に均一にグリースの油膜が形成されるようになっている。
 しかしながら、ねじり試験では、供試体に常用域の往復ねじり荷重を加えるため、供試体をねじる角度は多くても数10°程度と小さく、減速機の入力軸側でも反復回転の振幅は1回転(360°)に満たないことが多い。このような使用形態においては、減速機を構成する歯車機構のごく一部の歯面のみが酷使されるため、油膜切れが生じ易い。また、歯車機構全体に潤滑油を循環させることができず、潤滑油による十分な放熱効果が得られない。特に、10kWを超えるような高出力のサーボモータを使用して、例えば数10Hzの高い周波数でサーボモータを反転駆動させると、歯車がかみ合う一部の歯面に大きな摩擦熱が集中して発生するため、歯面の焼き付けが起こり易い。
 特許文献2には、歯車の噛合部の潤滑を確実にするため、減速機のギアケースを潤滑油で充填する構成が記載されている。しかしながら、一般的な減速機のギアケースは密封されているため、潤滑油でギアケース内を満たすと、潤滑油の熱膨張によりギアケース内の圧力が上昇し、潤滑油がオイルシール等を抜けてギアケース外に漏出する可能性がある。この問題を解決するため、特許文献2では、ギアケース内の容積を可変にすることで内圧変化を吸収する機構を備えたギアケースが提案されている。
特開2007-107955号公報 特開平7-310808号公報
 しかしながら、特許文献2の内圧変化吸収機構は、構造が複雑であり、また、可動部を有するため、製造コストが高く、また故障し易いという問題がある。
 本発明の一実施形態によれば、サーボモータ及びサーボモータに連結された減速機を備えた、供試体に繰り返しねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。このねじり試験機は、減速機を格納する密閉されたケースと、オイルカップと、を備え、ケースの内部空間とオイルカップの内部空間とは、連通路を介して連通しており、ケース内は潤滑油で充填されており、ケース内の潤滑油が熱膨張したときには、余剰の潤滑油がケース内から連通路を介してオイルカップに移動して貯留され、ケース内の潤滑油が収縮又は減少したときには、不足する潤滑油がオイルカップから連通路を介してケース内に移動して、ケース内が常時潤滑油で充填されるように構成されている。
 この構成によれば、減速機を構成する歯車全体が常に潤滑油に浸されるため、1回転未満で反転する駆動を繰り返しても、歯面の油膜切れが防止される。また、大量の潤滑油で冷却されるため、大トルク且つ高い周波数で反転駆動しても、歯面に摩擦熱が蓄熱せず、焼き付けが防止される。また、潤滑油が熱膨張しても、余剰分がオイルカップに移動するため、減速機のケース内の圧力が上昇して、例えば潤滑油がオイルシールからケース外部に漏出して、ねじり試験機の周囲を汚染することが無い。更に、潤滑油が収縮又は減少しても、ケース内が常時潤滑油で充填された状態が維持されるため、油切れや焼き付きが確実に防止される。また、構成が簡単であり、可動部を有しないため、加工コストが低く、故障し難い。
 また、オイルカップがケースよりも高い位置に配置された構成としてもよい。
 この構成によれば、オイルカップ内に潤滑油が入っている限り、減速機のケース内を潤滑油で充填した状態が維持される。また、潤滑油の不足を容易に認識することができる。
 また、連通路は、配管によって構成され、配管の一端はケースの上部に接続され、他端はオイルカップの下部に接続された構成としてもよい。
 この構成によれば、減速機の潤滑油が熱膨張した際に、減速機のケースの内部空間の上部に溜まる気体がオイルカップに排出される。また、オイルカップの下端部には最後まで潤滑油が残るため、減速機の温度が低下して減速機のケース内の潤滑油が収縮した際に、オイルカップから減速機のケースへ確実に潤滑油が補給される。
 また、例えばオイルカップの上部に通気孔が設けられていて、オイルカップの内部空間が、大気圧に保たれている構成としてもよい。
 この構成によれば、減速機のケース内外の圧力差が解消され、潤滑油の漏出がより確実に防止される。
 通気孔にエアフィルタが設けられている構成としてもよい。また、サーボモータの出力が10kW以上である構成としてもよい。
 本発明の一実施形態によれば、同軸でない第1回転軸及び第2回転軸を有する供試体に対して、第1回転軸を把持する第1把持部と、第2回転軸を把持する第2把持部とを備え、第1把持部及び第2把持部の少なくとも一方を、他方に対して、少なくとも一方が把持する回転軸と直交する方向に移動可能に構成されており、第1把持部と第2把持部の少なくとも一方をその回転軸周りに回転させる駆動手段を備える。
 トランスミッション等の入出力軸を有する動力伝達装置は、入力軸と出力軸が一般に同軸上に配置されておらず、その配置は仕様によって様々である。上記の構成によれば、供試体の第1回転軸を把持する第1把持部と、第2回転軸を把持する第2把持部とを回転軸と直交する方向に相対的に移動することができるため、様々な仕様の供試体を対象にねじり試験を行うことができる。また、回転軸と直交する2方向にチャックを移動する構成のため、チャックの移動によってチャックの試験軸方向の位置が狂うことがない。
 また、第1把持部は、ねじり試験機本体に対して回転不能に構成されており、第2把持部は、ねじり試験機本体に対して回転可能に構成されており、駆動手段は、第2把持部を回転駆動するように構成されていてもよい。
 また、第1把持部は、ねじり試験機本体に対し、第1回転軸と直交する方向に移動可能に構成されていてもよい。
 この構成によれば、第1把持部は、回転機能を有しないために比較的に構造が簡単且つ軽量であるため、第1把持部を移動するための機構には高い耐荷重性能が要求されず、コンパクトなねじり試験機が実現する。
 また、第1把持部は、直交する2方向において独立して移動可能に構成されていてもよい。
 この構成によれば、直交する2方向の一方の位置調整によって、他方の位置が狂うことが無く、第1把持部の位置調整を効率的に行うことが可能になる。
 第1把持部及び第2把持部の少なくとも一方は、他方に対して、一方が把持する回転軸方向に移動可能に構成されていてもよい。
 一方の把持部の、該把持部が把持する回転軸方向への移動をガイドするガイド機構を備える構成としてもよい。
 この構成によれば、一方の把持部を、それが把持する回転軸の方向に正確に移動させることが可能になる。
 ベースプレートと、ベースプレート上に配置され、一方の把持部を備えた可動部と、ベースプレートと可動部との間に配置され、可動部を一方の把持部が把持する回転軸方向にスライド自在に支持するリニアガイドと、を備える構成としてもよい。
 この構成によれば、一方の把持部を、それが把持する回転軸の方向に正確かつスムーズに移動させることが可能になる。
 可動部は、一方の把持部が把持する回転軸方向への可動部の移動を阻止するロック機構を更に備える構成としてもよい。
 この構成によれば、試験中に把持部が回転軸方向に移動することが防止され、正確な試験が可能になる。
 ロック機構は、リニアガイドに向かって進退可能に構成された押圧ピンを備え、押圧ピンによりリニアガイドをベースプレート側に押し込むことで、可動部の重量が押圧ピンを介してリニアガイドに支持される可動状態となり、押圧ピンを退避させて、押圧ピンの先端がリニアガイドから離れると、リニアガイドによる可動部のスライド自在な支持が解除され、ロック状態となるように構成されていてもよい。
 この構成によれば、可動部の重量をロック機構の作動に利用して、押圧ピンをリニアガイドに向かって進退させるだけで、ロック機構の作動(ロック)/解除(アンロック)を簡単に行うことができる。そのため、簡単な構成で、効果的なロック機構が実現する。
 押圧ピンは、先端部に回転自在に保持されたボールを備え、周面に雄ねじが形成されており、ロック手段は、可動部に固定された、押圧ピンと係合するめねじが形成された押圧ピン支持部材を備え、押圧ピン支持部材と係合した押圧ピンを回すことで、ロック状態と可動状態が切り換えられるように構成されていてもよい。
 この構成によれば、押圧ピンを回転させるだけの簡単な操作でロック機構を作動させることができる。また、押圧ピンとリニアガイドとの摩擦力が小さくなり、比較的に弱い力で押圧ピンを回転させてロック機構を作動させることが可能になる。
 本発明の一実施形態によれば、供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。本発明の一実施形態に係るねじり試験機は、供試体の一端を所定の中心軸の周りに回転駆動する駆動部を備え、駆動部は、回転部と、回転部をフレームに対して回転自在に支持する軸受部と、回転部を駆動するモータとを備え、回転部は、供試体に与えるねじり荷重を検出するトルクセンサと、回転部の一端に設けられた、供試体の一端が取り付けられるチャックと、トルクセンサとチャックとを連結する軸部とを備え、軸受部は軸部を回転自在に支持する。また、供試体の他端を固定する反力部を備える構成としてもよい。
 この構成によれば、供試体の入力軸に加えるトルクを制御してねじり試験を行うことが可能になる。また、チャックの重量は、軸受部に支持されるため、トルクセンサに加わることがない。また、トルクセンサとチャックとの間に配置された軸部が軸受部により回転自在に支持されるため、チャックに加わるトルク(すなわち供試体に与えられるねじり荷重)は、軸部を介して、殆ど損失を受けずにトルクセンサに伝達される。そのため、トルクセンサによって供試体に与えられる試験荷重を正確に検出することができる。
 モータはサーボモータであり、サーボモータの出力軸の回転を減速して、回転部の他端に伝達する減速機を備え、減速機は、その出力軸をフレームに対して回転自在に支持する軸受を備え、トルクセンサは減速機の出力軸に接続された構成としてもよい。
 この構成によれば、メンテナンスが容易なサーボモータ型ねじり試験機が実現する。また、トルクセンサが両持ち梁状に回転自在に支持されるため、トルクセンサには供試体に与えるトルクのみが減速機から伝えられ、大きな曲げ応力や軸荷重が加わることがなく、トルクセンサが供試体に与えられる試験荷重をより正確に検出することができる。
 モータは回転部を反転駆動するように構成され、一端が回転部に固定され、他端が固定部に固定された、トルクセンサの信号を伝送するケーブルと、回転部の回転に伴って移動するケーブルをガイドするケーブルガイド部と、を備え、ケーブルガイド部は、回転部に同軸に設けられた円柱面状の外周面と、一端が外周面に固定され、他端が回転部の中心軸の略直下において固定部に固定され、中空部内にケーブルが収容されたケーブル保護管と、フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、中心軸の周りに中心軸の略直下(0度)から+90度までの角度範囲に延びる曲面である第1のガイド面とを備え、ケーブル保護管は、中心軸と平行な軸周りにのみ、最小許容曲げ径以上の径で屈曲自在に構成され、外周面と第1のガイド面との間隔は、ケーブル保護管を所定の最小許容曲げ径で屈曲させた時のケーブル保護管の外径と略同じ寸法に設定されており、ケーブル保護管の一部は外周面と第1のガイド面との間に架空され、架空された一部が略最小許容曲げ径にて略180度屈曲した構成としてもよい。
 この構成によれば、ケーブルを収容したケーブル保護管が不要な移動の自由度を持たないため、ケーブル及びケーブル保護管の自由な揺動に伴って生じる力がトルクセンサに与えられることがなく、ねじり荷重の検出誤差を低減することができる。また、ケーブル保護管の振動による騒音の発生や、ケーブル保護管とフレームや試験機本体との衝突、或いはケーブル保護管同士の衝突による騒音の発生や装置の破損が防止される。
 また、ケーブルガイド部は、フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、中心軸の周りに中心軸の略直下(0度)から-90度までの角度範囲に延びる曲面である第2のガイド面を備え、外周面と第2のガイド面との間隔は、ケーブル保護管を外周面に巻き付けたときの、外周面の半径方向におけるケーブル保護管の外寸と略同じ大きさに設定されている構成としてもよい。
 この構成によれば、ケーブル保護管が外周面の下面から離れて揺動することが抑制されるため、ねじり荷重の検出誤差が低減されると共に、ケーブル保護管の振動による騒音の発生や、ケーブル保護管とフレームや試験機本体との衝突、或いはケーブル保護管同士の衝突による騒音の発生や装置の破損が防止される。
 また、第2のガイド面の下端から、ケーブル保護管を最小許容曲げ径で屈曲させた時のケーブル保護管の内周面と略同じ曲率で下方に180度延びる第3のガイド面を備える構成としてもよい。
 また、本発明の一実施形態によれば、モータの駆動力によって供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。本発明の一実施形態に係るねじり試験機は、軸受によってフレームに対して回転自在に支持された第1軸と、第1軸を介してモータに連結された、ねじり荷重を計測するトルクセンサと、軸受によってフレームに対して回転自在に支持された第2軸と、第2軸を介してトルクセンサに連結された、供試体の一端が取り付けられるチャックと、を備える。
 本発明の一実施形態によれば、サーボモータの駆動力を使用して機械試験を行う機械試験機において、サーボモータが、固定子及び回転子を収容する筒状のモータケースと、回転子から延びる回転軸が貫通する開口が形成された、モータケースの一端に固定されたフランジ板と、モータケースの他端に固定された反力板と、を備え、フランジ板及び反力板が機械試験機のフレームに固定されたものが提供される。フランジ板及び反力板には、それぞれねじ穴が形成されており、フランジ板及び反力板が、それぞれねじ穴によりフレームに固定された構成としてもよい。機械試験機は、例えば、ねじり試験機である。
 この構成によれば、モータケースが両端で支持されるため、一端のみで片持ち支持された場合に生じる回転軸の歳差運動が抑制され、モータケースの固定がより安定化される。これにより、高精度の機械試験が可能になる。
 フランジ板及び反力板には、回転軸を支持する軸受がそれぞれ取り付けられた構成としてもよい。
 この構成によれば、回転軸がより高い剛性で支持されるため、回転軸がより安定に保持される。
 フランジ板(反力板)には、サーボモータを固定するための、サーボモータの回転軸と平行な第1(第4)のねじ穴が形成された構成としてもよい。
 この構成によれば、サーボモータを特に回転軸方向において高い剛性で支持することが可能になる。
 フランジ板(反力板)には、サーボモータを固定するための、サーボモータの回転軸に平行な軸と直交する第2(第3)のねじ穴が形成された構成としてもよい。
 この構成によれば、サーボモータを特に回転軸と直交する方向において高い剛性で支持することが可能になる。
 サーボモータは、モータケースを覆うモータカバーを更に備え、モータカバーは、回転軸方向の両端部において、フランジ板及び反力板の側面を覆い、側面のそれぞれと接合されており、フランジ板及び反力板の少なくとも一方の側面には、サーボモータを固定するための第2のねじ穴が形成されており、モータカバーの回転軸方向における少なくとも一端部には、第2のねじ穴及びその周囲が露出するように切り欠き部が形成されている構成としてもよい。
 モータカバーには換気口が形成されており、換気口に取り付けられた換気ファンを更に備え、切り欠き部は、モータケースとモータカバーとの間に形成された内部空間と外部空間とを連絡するように、フランジ板又は反力板よりも回転軸方向内側まで延びている構成としてもよい。
 この構成によれば、切り欠き部がサーボモータ内の熱を外部に排出(又は外部の冷気をサーボモータ内に導入)するための換気口として機能し、サーボモータの空冷性能が向上する。特に、切り欠き部は、蓄熱し易いフランジ板や反力板付近に形成されるため、フランジ板や反力板を効率的に冷却することが可能になる。
 本発明の一実施形態によれば、固定子及び回転子を収容する筒状のモータケースと、回転子から延びる回転軸が貫通する開口が形成された、モータケースの一端に固定されたフランジ板とを備え、フランジ板は、回転軸に対して対称に配置された3対以上の複数対のボルトによりモータケースの一端に固定されたサーボモータが提供される。
 この構成によれば、例えば10kWを超える大出力でサーボモータを駆動してもモータケースが実質的に動かないように、フランジ板を介してモータケースを高い剛性で支持することが可能になる。また、回転軸に対して対称に配置された多数のボルトで固定されるため、回転軸の回転角によらず略均一な剛性でモータケースが支持されるため、回転軸のふらつきが抑制される。
 複数対のボルトが回転軸を中心とする同心円上に配置された構成としてもよい。
 この構成によれば、各ボルトによって略均一な剛性で回転軸が支持されるため、回転角に対して更に均一に回転軸を支持することができる。
 モータケースの横断面外形は略正方形状に形成されており、複数対のボルトは、正方形の対角線の一方に対して対称に配置された2対のボルトを含む構成としてもよい。
 フランジ板は、正方形の対角線に対してそれぞれ対称に配置された8個のボルトによりモータケースの一端に固定された構成としてもよい。
 この構成によれば、フランジ板に対するモータケースの固定強度が向上し、高出力で駆動した場合にも、駆動に伴って発生する振動が抑えられる。
 また、サーボモータの出力が10kW以上である構成としてもよい。
 本発明の一実施形態によれば、可動部を有しない簡単な構成により、減速機の焼き付き防止が可能になる。
図1は、本発明の第1実施形態のねじり試験機の側面図である。 図2は、本発明の第1実施形態のサーボモータの側面図である。 図3は、本発明の第1実施形態のサーボモータの背面図である。 図4は、本発明の第1実施形態のサーボモータの正面図である。 図5は、図2のA部拡大図である。 図6は、本発明の第1実施形態のサーボモータと減速機器の連結部分周辺の側面図である。 図7は、本発明の第1実施形態のカップリングの側面図である。 図8は、本発明の第1実施形態のカップリングの入力部の背面図である。 図9は、本発明の第1実施形態のカップリングの入力部を、図8中B方向から見た側面図である。 図10は、本発明の第1実施形態のカップリングの出力部の正面図である。 図11は、本発明の第1実施形態のカップリングの出力部を、図10中C方向から見た側面図である。 図12は、本発明の第2実施形態のねじり試験機の側面図である。 図13は、本発明の第2実施形態のねじり試験機の正面図である。 図14は、本発明の第2実施形態のねじり試験機の第1の別例の冷却機構のブロック図である。 図15は、本発明の第2実施形態のねじり試験機の第2の別例の冷却機構の構成を示す、サーボモータ及び減速機の側面図である。 図16は、本発明の第2実施形態のねじり試験機の第2の別例による冷却用プレートの斜視図である。 図17は、本発明の第3実施形態のねじり試験機の側面図である。 図18は、本発明の第3実施形態のねじり試験機の反力部の正面図である。 図19は、本発明の第3実施形態のねじり試験機の反力部の側面図である。 図20は、本発明の第3実施形態のねじり試験機の、反力部の浮上機構(ロック機構)周辺の断面図である。 図21は、本発明の第4実施形態のねじり試験機の駆動部の側面図である。 図22は、図21のA-A矢視図である。
(第1実施形態)
 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るねじり試験機100の側面図である。ねじり試験機100は、ベース110上に取り付けられた駆動部120及び反力部130を備えている。
 駆動部120は、サーボモータ122、減速機123、及び供試体を把持するためのチャック121を備えている。チャック121は、減速機123を介してサーボモータ122の出力軸と連結されている。サーボモータ122を回転駆動すると、その出力軸の回転運動は減速機123によって減速された後にチャック121に伝達され、チャック121が回転するように構成されている。また、サーボモータ122の本体及び減速機123のケース123aは、駆動部フレーム124を介してベース110に固定されている。
 なお、以下の第1実施形態の説明においては、チャック121の回転軸の方向(図1における左右方向)をX軸方向、鉛直方向(図1における上下方向)をZ軸方向、X軸及びZ軸の双方に直交する水平方向(図1の紙面に垂直な方向)をY軸方向とする。
 反力部130は、反力部フレーム132、トルクセンサ133、スピンドル134、軸受135、及び供試体を把持するためのチャック131を備えている。トルクセンサ133、スピンドル134及びチャック131は、X軸方向にこの順序で配列され、一体に連結している。反力部フレーム132は、ベース110上に配置された水平プレート132aと、溶接によって水平プレート132aに一体に固定された垂直プレート132bを備えている。垂直プレート132bは、その法線をX軸方向に向けて配置されている。
 トルクセンサ133は、X軸方向における一端(図1における左端)で反力部フレーム132の垂直プレート132bに固定され、X軸方向における他端(図1における右端)でスピンドル134に接続されている。スピンドル134は、中心軸をX軸方向に向けて配置され、水平プレート132aに固定された軸受135によって回転自在に支持されている。
 このように、トルクセンサ133、スピンドル134及びチャック131が同軸に連結して、X軸方向に延びる軸体が形成されているが、この軸体は、その一端(図1における左端)のみで反力部フレーム132に固定されている。駆動部120のチャック121と反力部130のチャック131とで供試体を把持した状態でサーボモータ122を駆動すると、供試体がねじられる。この時、供試体に加えられるねじり荷重は、略損失無く、チャック131及びスピンドル134を介してトルクセンサ133に伝達されて、トルクセンサ133によって計測される。
 反力部フレーム132は、ベース110に設けられた図示しない移動機構(例えば送りねじ機構)によって、ベース110に対してX軸方向に移動可能となっている。ベース110の移動は、ベース110の一端に配置されたハンドルHを回転させることによって行われる。本実施形態においては、この移動機構によって、反力部フレーム132が、ベース110に固定された駆動部120に対してX軸方向に移動可能に構成されている。そのため、供試体の長さに応じてチャック131とチャック121との間隔を変えることができ、1台のねじり試験機100により様々な長さの供試体を対象にしてねじり試験を行うことができるようになっている。なお、ねじり試験を行う際は、反力部フレーム132とベース110とを図示しないボルトで締めることによって、反力部フレーム132はベース110に対して強固に固定される。
 次に、駆動部フレーム124により、サーボモータ122本体及び減速機123のケース123aを支持する構成について説明する。
 駆動部フレーム124は、4枚の鋼板(水平プレート124a、垂直プレート124b及び一対のリブプレート124c)を溶接により一体に接合して形成した構造部材である。X軸に対して垂直に配置された垂直プレート124bの下端は、ベース110上に配置された水平プレート124aのX軸方向一端(図1における左端)と接合され、L字アングルを構成する。また、水平プレート124a及び垂直プレート124bは、各プレート124a及び124bと垂直に配置された一対のリブプレート124cとも接合され、L字アングル構造が補強されている。また、駆動部フレーム124は、一対のリブプレート124cに固定されたモータ支持フレーム124dを備えている。モータ支持フレーム124dには、後述するサーボモータ122の反力板122rが固定され、反力板122rを下方から支持する。
 図1に示されるように、モータ支持フレーム124dは、サーボモータ122の出力軸と反対側の端部(図1における右端)まで延びており、その位置で、サーボモータ122の反力板122rがボルトで固定され、反力板122rを下方から支持している。
 また、垂直プレート124bには、X軸方向に貫通する開口124b1が設けられている。この開口124b1には、減速機123のケース123aが挿し込まれ、ケース123aの外周に設けられたフランジ部が垂直プレート124bにボルトで固定されている。これにより、減速機123のケース123aは駆動部フレーム124と一体に(すなわち、ベース110と一体に)固定される。
 また、サーボモータ122は、フランジ板122cが減速機123のケース123aに固定されており、減速機123のケース123aを介して駆動部フレーム124に支持されている。また同時に、サーボモータ122は、反力板122rにおいても、駆動部フレーム124に支持されている。従来のねじり試験機では、サーボモータ122はフランジ板122cのみで支持されていたため、サーボモータ122の出力軸122d(図2)に強い変動トルクが加わると、出力軸122dはフランジ板122cに固定された軸受(不図示)を支点とする歳差運動(首振り運動)を起こす。特に10kWを超える高出力でモータを駆動すると、この歳差運動による振動が測定結果に無視できないノイズを与え、測定精度の低下をもたらすという問題があった。本実施形態においては、フランジ板122cに加えて、反力板122rにおいてもサーボモータ122を支持する構成を採用したことにより、出力軸122dの歳差運動が抑制され、高出力でサーボモータ122を駆動した場合でも高精度の試験が可能となっている。また、歳差運動に伴ってサーボモータ122及び減速機123の回転軸に加わる曲げ応力も抑えられるため、各装置の寿命も向上する。
 本実施形態においては、上記のようにフランジ板122cのフランジ面122f(図2)及び反力板122rの下面においてサーボモータ122が支持されているが、サーボモータ122は他の位置でも支持できるように構成されている。
 次に、本実施形態のサーボモータ122の構造について説明する。図2は、サーボモータ122の側面図であり、図3は、サーボモータ122を反力板122r側から見た背面図である。
 図2に示されるように、サーボモータ122は、モータケース122a、モータカバー122b、フランジ板122c、反力板122r、出力軸122d及び2つの冷却ファン122eを有している。
 モータケース122aは肉厚の金属板から形成された、横断面の外形が略正方形となる筒状のケースであり、その内部に出力軸122dを駆動させるための固定子及び回転子(不図示)が収容されている。フランジ板122c及び反力板122rは、モータケース122aと同程度以上に肉厚の、略正方形状の金属板である。フランジ板122c及び反力板122rは、筒状のモータケース122aの開口を塞ぐように、モータケース122aの筒軸方向(X軸方向)両端に取り付けられている。フランジ板122c及び反力板122rには、出力軸122dを支持する軸受(不図示)がそれぞれ取り付けられている。フランジ板122cには、開口122h(図4)が設けられており、出力軸122dの一端は開口122hからモータケース122aの外部に突出している。また、モータケース122aの側面の大部分は、モータカバー122bによって覆われている。モータカバー122bは、モータケース122aとの間に一定の隙間が確保されるように、フランジ板122c及び反力板122rに固定されている。
 前述のように、本実施形態においては、サーボモータ122の反力板122rが、モータ支持フレーム124d(図1)により、下方から支持されている。図2及び図3に示されるように、反力板122rの下面には一対のめねじTHD1が形成されている。本実施形態においては、ボルトをモータ支持フレーム124dに設けられた貫通穴(不図示)に通してめねじTHD1にねじ込むことによって、サーボモータ122が支持フレーム124dに固定されるようになっている。
 また、図3に示されるように、反力板122rの水平方向両側面(図3における左右側面)にも、めねじTHSが、夫々一対ずつ形成されている。また、図2に示されるように、フランジ板122cの下面にも、一対のめねじTHD2が形成されている。
 本実施形態のサーボモータ122は、ねじり試験機100(図1)の設計によっては、例えばサーボモータ122を出力軸122dの周りに90度傾けて、めねじTHSの位置でモータ支持フレーム124d(図1)に固定することもできる。或いは、サーボモータ122の振動が更に低減されるように(例えば、サーボモータの支持構造の剛性を高めて、共振周波数が試験周波数域よりも高くなるように)、めねじTHD1のみならず、めねじTHSやTHD2にボルトをねじ込んでサーボモータ122をモータ支持フレーム124dにより強固に固定することも可能である。
 図4は、サーボモータ122をフランジ板122c側から見た正面図である。フランジ板122cは、4対のボルトB1によって、モータケース122aに強固に固定されている。ボルトB1の各対は、略正方形のフランジ板122cの四隅にそれぞれ配置されている。また、ボルトB1の各対は、配置される隅部を通る正方形の対角線に対して対称に配置されている。また、フランジ板122cの各隅部には、サーボモータ122を固定するための4つの貫通穴H1が、その隅部を通る対角線上に形成されている。また、4対のボルトB1は、出力軸122dに対して対称に、且つ出力軸122dを中心とする同心円上に配置されている。4つの貫通穴H1も、出力軸122dを中心とする同心円上に配置されている。このように、ボルトB1及び貫通穴H1を出力軸122dから離れたフランジ板122cの四隅に配置することにより、出力軸122dの曲げ方向の荷重に対して高い強度でフランジ板122c及びモータケース122aを固定することができる。また、ボルトB1及び貫通穴H1を出力軸122dに対して対称に、且つ、等角度間隔(90°間隔)で配置することにより、フランジ板122c及びモータケース122aが出力軸122dの回転角に対して略一様な強度で固定されるため、回転角による出力軸122dの支持強度の変動が少なく、出力軸122dの半径方向の振動が抑えられる。
 モータカバー122bの上面には図示されない2つの開口が形成されており、この開口に冷却ファン122eが取り付けられている。冷却ファン122eによって、モータケース122aとモータカバー122bとの間隙に冷却風が供給され、この冷却風によってモータケース122aが冷却される。図2及び図3に示されるように、モータカバー122bの、反力板122r側端部の下側に2箇所の切り欠き部122b1が形成されている。2箇所の切り欠き部122b1により、内部空間(モータケース122aとモータカバー122bとの間隙)と外部空間とを連絡する一対の開口122b2が形成されており、この開口122b2からモータケース122aの熱で暖められた冷却風が外部に排気される。
 本実施形態のサーボモータ122は、上記のように切り欠き部122b1を設けることにより、開口122b2を反力板122r(特に、めねじTHD1)から離して設けることができる。そのため、フランジ板122cをモータ支持フレーム124dに固定しても、モータ支持フレーム124dによって開口122b2が塞がれて冷却ファン122eによるモータケース122aの冷却が阻害されることがなく、モータカバー122bとモータケース122aとの間に、大流量の冷却風を供給して、高い冷却効果を得ることができる。
 また、冷却ファン122eは、ファンケース122e1がモータカバー122bにボルトB2でねじ止めされることによって、モータカバー122bに取り付けられている。また、ファンケース122e1の上面には、冷却ファン122eのブレードへの手指等の接触を防止する格子状のフィンガーガード122e2が取り付けられている。フィンガーガード122e2も、ボルトB2によって取り付けられている。図5は、ボルトB2近傍の拡大図(図2のA部分拡大図)である。
 フィンガーガード122e2は、枠状のファンケース122e1の上縁から水平方向に延びるフランジ部122e3の上に配置される。フランジ部122e3とフィンガーガード122e2との間には、保持プレート122e4が挟み込まれている。
 フィンガーガード122e2は、鋼線を折り曲げて形成されており、その一部は、フィンガーガード122e2を固定するためのボルトB2が間に通るようU字状に屈曲した屈曲部122e5となっている。また、保持プレート122e4及びフランジ部122e3には、ボルトB2を通すための穴H2及びH3が形成されている。ボルトB2を屈曲部122e5、穴H2及びH3に順次通し、ナットN1をボルトB2に取り付け、締め付けることにより、ボルトB2の頭部B2aとナットN1との間で屈曲部122e5、保持プレート122e4及びフランジ部122e3が締め付けられた状態となる。また、ボルトB2の頭部B2aと屈曲部122e5の間、及び、フランジ部122e3とナットN1との間には、夫々ワッシャW1及びW2が設けられている。ワッシャW1及びW2を介在させることにより、ボルトB2の締め付け力を確実に屈曲部122e5、保持プレート122e4及びフランジ部122e3に伝達させることができるため、フィンガーガード122e2は、高い締め付け力によりファンケース122e1に強固に固定される。
 また、図5に示されるように、ボルトB2のねじ部B2bはナットN1を貫通してモータカバー122bの上面122b3に形成されている穴H4を通過している。モータカバー122bの上面122b3は、その表裏両面でボルトB2にねじ込まれているナットN2及びN3に挟み込まれて締め付けられた状態になる。なお、ボルトB2の締め付け力が確実にモータカバー122bに伝達されるよう、ナットN2とモータカバー上面122b3の間にはワッシャW3が、モータカバー上面122b3とナットN3の間にはワッシャW4が、それぞれ挟み込まれている。
 以上の構成により、本実施形態のサーボモータ122は、フィンガーガード122e2、保持プレート122e4、ファンケース122e1及びモータカバー122bが、ボルトB2を介して互いに強固に固定されるので、サーボモータ122駆動時のフィンガーガード122e2のびびりが最小限に抑えられる。特に、ワッシャW1、W2、W3及びW4を介して締め付けることにより、びびりが効果的に防止される。
 次に、本実施形態のねじり試験機100の、サーボモータ122と減速機123の連結構造について説明する。図6は、本実施形態におけるサーボモータ122の出力軸122dと減速機123の入力軸123bとの連結部分周辺の側面図である。
 図6に示されるように、本実施形態においては、サーボモータ122の出力軸122dと減速機123の入力軸123bとは、カップリング140によって連結されている。カップリング140は、極めて剛性の高い(例えば、サーボモータ122の出力軸122dと同等以上の剛性で連結する)リジッドカップリングであり、サーボモータ122の出力軸122dの回転運動は、高い応答性で減速機123の入力軸123bに伝達される。本実施形態のねじり試験機100は、主として供試体に往復ねじり荷重を加える疲労試験に使用されるものであるため、カップリングの剛性が低いと、サーボモータ122の入力軸122dを高い周波数で(短い往復周期で)反転駆動した場合、その回転振動がカップリングで吸収されてしまい、減速機123の入力軸123bに正しく伝達されない。本実施形態においては、剛性の高いカップリング140を用いることにより、供試体に極めて高い周波数の変動荷重を与えることが可能となる。すなわち、本実施形態のねじり試験機100によれば、供試体に加わる繰り返し荷重の、時間当たりの繰り返し回数を多くとることができ、疲労試験に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。また、より高い周波数の回転振動を供試体に与えることができるため、よりエネルギーが高く、厳しい条件の試験を行うことが可能になる。
 次に、カップリング140の構造について説明する。図6に示されるように、カップリング140は、サーボモータ122の出力軸122dが接続される入力部141と、減速機123の入力軸123bが接続される出力部142を有している。入力部141と出力部142は、2対のボルトB3、B4によって一体に連結されている。ボルトB3は入力部141側から差し込まれ、ボルトB4は出力部142側から差し込まれている。
 カップリング140の側面図を図7に示す。なお、図7においては、ボルトB3及びB4は省略されている。図7に示されるように、入力部141は略円柱形状の部材である。また、出力部142は、略円柱形状の主部142aと、主部142aの一端(図7における右端)に形成されたフランジ部142bとを有する、段付き円柱形状の部材である。入力部141には、サーボモータ122の出力軸122d(図6)を通すための穴H5が形成されている。また、出力部142には、減速機123の入力軸123b(図6)を通すためのスプライン穴SHが形成されている。
 出力部142のフランジ部142bは、入力部141と略同径に形成されており、入力部141と連結する際に、ボルトB3がねじ込まれるめねじ(後述)及びボルトB4が通される穴H6が各一対形成されている。同様に、入力部141には、ボルトB3が通される穴(後述)及びボルトB4がねじ込まれるめねじTHC1が各一対形成されている。
 図8は、入力部141をサーボモータ122側から見た背面図である。また、図9は、入力部141を図8に矢印Bで示した方向で見た側面図である。図8に示されるように、入力部141には、ボルトB3が通される穴H7と、ボルトB4がねじ込まれるめねじTHC1が、それぞれ一対形成されている。また、穴H7及びめねじTHC1は、入力部141の中心軸を中心とする円筒面(図8における一点鎖線)上に形成されている。
 図9に示されるように、入力部141には、入力部141の中心軸と垂直な平面で切り込まれたと第1スリットS1が形成されている。図8に示されるように、第1スリットS1の先端は、入力部141の最大径部(すなわち直径部)まで達している。また、入力部141のうち、第1スリットS1より背面側(サーボモータ122側)の部分(把持部141a)には、入力部141の中心軸を含む平面で切り込まれた第2スリットS2が形成されている。
 図8及び図9に示されるように、入力部141の把持部141aには、第2スリットS2を挟んで対向する穴H8とめねじTHC2が形成されている。穴H8とめねじTHC2は同軸に形成されており、穴H8にボルトを差し込んでめねじTHC2にねじ込むことによって、第2スリットS2の幅が狭まる方向に把持部141aが締め付けられ、穴H5の径が狭まる。穴H5の内径は、把持部141aが締め付けられていない状態では、サーボモータ122の出力軸122dの外径(図6)よりもわずかに大きくなるよう形成されており、穴H8及びめねじTHC2に取り付けたボルトによって把持部141aが締め付けられると、径が狭まった穴H5の内周面に出力軸122dが締め付けられ、把持部141aにより出力軸122dが強固に把持される。
 本実施形態においては、上記のように入力部141に第1スリットS1が形成されており、出力軸122dを把持するための第2スリットS2は、第1スリットS1よりも背面側の把持部141aのみに形成されている。そのため、ボルトによって把持部141aの締め付けが行われても、変形するのは把持部141aの第2スリットS2近傍のみであり、それ以外の部分(例えば第1スリットS1よりも出力部142側の剛体部141c)は変形せず、高い精度で軸を連結することができる。
 第1スリットS1が無く、第2スリットS2が入力部141の正面(図9における左側面)まで伸びた従来の構成(すなわち剛体部141cが無く入力部141全体が把持部141aとなっている構成)では、第2スリットS2が十分に狭められるように入力部141を変形させるのに要する力が過度に大きなものとなる。本実施形態においては、上記のように第1スリットS1によって入力部141を把持部141aとそれ以外の部分とに分けることによって、出力軸122dの締め付け時に入力部141に加える荷重の大きさを必要最低限の大きさに抑えている。
 次に、出力部142の構造について説明する。図10は、出力部142を減速機123側から見た正面図である。また、図11は、出力部142を図10に矢印Cで示した方向で見た側面図である。図10に示されるように、出力部142のフランジ部142bには、ボルトB4が通される穴H6と、ボルトB3がねじ込まれるめねじTHC3が、各一対形成されている。また、穴H6とめねじTHC3とは、出力部142の中心軸を中心とする円筒面(図10における一点鎖線)上に形成されている。
 図11に示されるように、出力部142の主部142aには、出力部142の中心軸と垂直な平面で切り込まれたと第3スリットS3が形成されている。図10に示されるように、第3スリットS3の先端は、出力部142の主部142aの直径部まで達している。また、主部142aのうち、第3スリットS3より正面側(減速機123側)の部分(把持部142c)には、出力部142の中心軸を含む平面で切り込まれた第4スリットS4が形成されている。
 図10及び図11に示されるように、出力部142の把持部142cには、第4スリットS4を挟んで対向する穴H9とめねじTHC4が二対形成されている。穴H9とめねじTHC4の各対はそれぞれ同軸に形成されており、穴H9にボルトを差し込んでめねじTHC4にねじ込むことによって、第4スリットS4の幅が狭まる方向に把持部142cが締め付けられ、スプライン穴SHが狭まる。減速機123の入力軸123b(図6)の先端部には、スプライン穴SHと対応する形状のスプラインが形成されており、スプライン穴SHに入力軸123bの先端が挿し込まれた状態で、穴H9及びめねじTHC4に取り付けたボルトによって把持部142cが締め付けられると、スプライン穴SHの内周面と入力軸123bの外周が密着し、把持部142cにより入力軸123bが強固に把持される。
 図6に示されるように、本実施形態においては、減速機123及びカップリング140を低慣性化するために、減速機123の入力軸123bがサーボモータ122の出力軸122dよりも細径に形成されている。そのため、出力部142は、入力部141のように面圧だけで軸を十分強固に把持することが容易ではない。そこで、本実施形態においては、減速機123の入力軸123bとカップリング140との連結部をスプライン構造として、小さな面圧でもスリップしないように減速機123の入力軸123bを強固に把持できるようにしている。
 本実施形態においては、上記のように出力部142に第3スリットS3が形成されており、入力軸123bを把持するための第4スリットS4は、第3スリットS3よりも正面側の把持部142cのみに形成されている。そのため、ボルトによって把持部142cの締め付けが行われても、変形するのは把持部142cの第4スリットS4近傍のみであり、他の部分(例えば第3スリットS3よりも入力部141側のフランジ部142b)は変形せず、高い精度で軸を連結することができる。
 第3スリットS3が無く、第4スリットS4が出力部142の背面(図11における上面)まで伸びた従来の構成(すなわち、フランジ部142bを含む出力部142全体が把持部142cとなっている構成)では、第4スリットS4が十分に狭められるように出力部142を変形させるのに要する力が過度に大きなものとなる。本実施形態においては、上記のように第3スリットS3によって出力部142を把持部142cとそれ以外の部分とに分けることによって、入力軸123bの締め付け時に出力部142に加える荷重の大きさを必要最低限の大きさに抑えている。
 次に、減速機123の潤滑方法について説明する。本実施形態の減速機123は遊星歯車機構を用いた減速機であり、ケース123a(図6)の内部には、遊星歯車機構を構成する複数の歯車が固定または軸支されている。本実施形態においては、遊星歯車機構を構成する複数の歯車間の摩擦力を低減し、この摩擦力による発熱や歯車の摩耗を防ぐため、油密に構成されたケース123aの内部に潤滑油を隙間なく充填している。従来構成の減速機においては、ギアケースの底部に溜められた潤滑油に歯車機構の一部のみを浸し、歯車の回転によって潤滑油をかき回して歯車機構全体に散布させていた。しかしながら、本実施形態においては、減速機123は主として疲労試験を行うねじり試験機100に使用されるものであるため、入力軸123bが1回転未満の回転角で反転する運動を繰り返す(例えば回転角の振幅30°で回転振動する)可能性がある。このような使用方法では、従来構成の減速機では潤滑油を歯車機構全体に散布させることができず、歯車間に油膜切れが生じ、歯車の過度の発熱や摩耗が生じる可能性がある。また、特に10kW以上の高出力モータにより反転駆動する場合は、歯車間の摩擦による発熱量が大きくなり、各歯車が常に潤滑油に浸された状態にしなければ、歯車に蓄熱して、焼き付きが起こる可能性がある。
 本実施形態においては、上記のようにケース123aの内部に潤滑油を隙間なく充填しているため、ねじり試験機100により疲労試験を行う場合であっても歯車間に油膜切れが生じることがない。また、高出力モータにより周波数(例えば20Hz)で反転駆動した場合でも、焼き付きが生じることもない。
 また、本実施形態においては、図6に示されるように、ケース123aの上部に、ケース123aの内部と連絡する穴H10が形成されている。穴H10には、上方に延びる配管125が取り付けられており、配管125の先端には、オイルカップ126が取り付けられている(図1)。なお、オイルカップ126は、ケース123aよりも高い位置に配置されている。
 ねじり試験機100を作動させると、減速機123内の歯車の摩擦熱等により、減速機123のケース123a内部の温度が上昇し、ケース123aの内部に充填された潤滑油が熱膨張する。減速機123のケース123aに穴H10が形成されていない従来の減速機の構成では、減速機123内部が密閉空間となるため、潤滑油が熱膨張すると、潤滑油が高圧となり、ケース123aを構成する部品間の隙間(例えばオイルシール部)から潤滑油が漏出する可能性がある。本実施形態においては、熱膨張した潤滑油は配管125を介してオイルカップ126に逃げるよう構成されているため、潤滑油が漏出することが無い。なお、ねじり試験機100を停止させて減速機123のケース123a内部が自然放熱により冷却されると、ケース123a内部の潤滑油が収縮して、ケース123a内部は陰圧となる。そのため、オイルカップ126に逃げていた潤滑油はケース123aに戻される。また、潤滑油の劣化等によりケース123a内の潤滑油が減少した場合にも、減少分はオイルカップ126から補充され、ケース123aの内部は常に潤滑油で充填された状態に保たれる。なお、オイルカップ126の上部には通気孔126aが設けられており、オイルカップ126の内部空間は常に大気圧に保たれている。また、オイルカップ126の通気孔126aにはエアフィルタ126bが設けられており、外気はエアフィルタ126bを介してオイルカップ126内に入るため、潤滑油への異物の混入が防止される。
 以上が本発明の第1実施形態の説明である。上記のように、本実施形態のねじり試験機100は、サーボモータ122の支持構造、サーボモータ122と減速機123とを連結するカップリング140の構造、減速機123内部の歯車の潤滑方法等に特徴を有している。
(第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下に説明する本発明の第2実施形態に係るねじり試験機200は、上記の第1実施形態の特徴に加えて、減速機の冷却機構を備えるという特徴を有している。図12に、本発明の第2実施形態に係るねじり試験機200の側面図を示す。
 本実施形態のねじり試験機200は、第1実施形態のねじり試験機100と同様、ベース210と、ベース210上に配置された駆動部220及び反力部230を備えており、駆動部220及び反力部230にそれぞれ設けられたチャック221、231に供試体を取り付け、駆動部220のサーボモータ222を駆動して供試体にねじり荷重を加えるものである。駆動部220側のチャック221とサーボモータ222が減速機223を介して連結される点、反力部230に設けられたトルクセンサ233によって供試体に加わるトルクを計測する点、リジッドカップリングによってサーボモータ222と減速機223とを連結する点、減速機223のケース223a内に潤滑油を充填すると共にケース223aに配管225を介してオイルカップ226を接続した点等も、第1実施形態と同様である。
 なお、第1実施形態と同様、以下の第2実施形態の説明においては、チャック221の回転軸方向(図12における左右方向)をX軸方向、鉛直方向(図12における上下方向)をZ軸方向、X軸とZ軸の双方に直交する方向(図11の紙面に垂直な方向)をY軸方向とする。
 図13は、ねじり試験機200をサーボモータ222側から見た正面図である。駆動部220は、ベース210上でX軸方向に移動可能な駆動部フレーム227を備えている。サーボモータ222本体及び、減速機223のケース223aは、この駆動部フレーム227に固定されており、駆動部フレーム227と一体となってX軸方向に移動可能に構成されている。本実施形態のねじり試験機200は、この駆動部フレーム227の移動によってチャック221と231との間隔が調整可能であり、様々な長さの供試体を対象にしてねじり試験を行うことが可能となっている。駆動部フレーム227は、ベース210上に配置されている水平プレート227aと、垂直プレート227bと、一対のリブプレート227cを備えている。
 水平プレート227aは、ベース210上に水平に配置されている。また、垂直プレート227bは、X軸と垂直に配置され、下端が水平プレート227a上面のX軸方向における一端部(図1における左端)と溶接により一体に固定され、L字アングルを構成する。垂直プレート227bには、X軸方向に貫通する開口が設けられており、この開口に減速機223のケース223aを挿し込み、次いで減速機223のケース223a外周に設けられたフランジ部をボルトで垂直プレート227bに固定することによって、減速機223のケース223aは駆動部フレーム227と一体に(すなわち、ベース210と一体に)固定される。
 リブプレート227cは、図12に示されるように、水平プレート227aと垂直プレート227bが形成するコーナーに配置され、水平プレート227aと垂直プレート227bの双方に溶接されている。このリブプレート227cによって、垂直プレート227bが補強され、垂直プレート227bは水平プレート227aに強固に固定される。
 図13に示されるように、一対のリブプレート227cは、サーボモータ222や減速機223をY軸方向両側から挟み込むように配置されている。この一対のリブプレート227cの間には、減速機223を覆うエンクロージャ228が設けられている。
 エンクロージャ228は、エンクロージャ228の内部と外部とを連絡する吸気口228a及び排気口228bを有している。図12に示されるように、吸気口228aは、エンクロージャ228の側面(図12における左側面)におけるサーボモータ222の下方に設けられている。また、各リブプレート227cには、排気口228bに接続するエアダクト(不図示)を通すための貫通孔227dが形成されており、排気口228bは貫通孔227dと対向する位置に形成されている。
 本実施形態においては、エアダクトにブロアやスポットクーラーを接続し、エンクロージャ228の内部に冷却風を吹き込むことによって、エンクロージャ228の内部に配置された減速機223を冷却している。排気口228bは、吸気口228aを介してエンクロージャ228の内部に吹き込まれた冷却風の排気口として機能する。
 以上のように、本実施形態においては、空冷によって減速機223の冷却を行っている。しかしながら、他の手段によって減速機223の冷却を行うことも可能である。他の冷却機構を実装した、本実施形態の第1及び第2の別例の冷却機構の構成を、図14~図16を参照して説明する。
 第1の別例の冷却機構の構成を示すブロック図を図14に示す。第1の別例の冷却機構は、減速機223の歯車の潤滑を行うための潤滑油を冷却しながら循環させることによって減速機223の冷却を行うものである。すなわち、減速機223のケース223aに、ケース223aの内部と連絡する潤滑油入口223c及び潤滑油出口223dを形成し、潤滑油入口223c、潤滑油出口223d、潤滑油の循環のためのポンプ251及び潤滑油冷却用の冷却機252を配管253を介して接続し、ポンプ251→ケース223a内部→冷却機252→ポンプ251の順で潤滑油を循環させる。冷却機252で冷却された潤滑油を減速機223のケース223a内部に連続的に供給することによって、減速機223の内部の歯車が冷却される。
 なお、第1の別例においては上記のように潤滑油によって歯車の潤滑を行うため、潤滑油のリザーバとなるオイルカップは設けられていない。また、例えば、減速機223のケース223と冷却機252との間に、潤滑油を貯えるリザーバタンクを設けてもよい。
 次に、本実施形態の第2の別例の冷却機構について説明する。図15は、第2の別例の冷却機構の構成を示す、サーボモータ222及び減速機223の側面図である。図15に示されるように、別例2においては、サーボモータ222と減速機223のケース223aとの間に冷却用プレート260が設けられている。
 冷却用プレート260の斜視図を図16に示す。冷却用プレート260は、熱伝導率の高い材料(金属等)によって形成された板状の部材である。図16に示されるように、冷却用プレート260の中央には、減速機223とサーボモータ222の連結部分を通すための開口261が形成されている。また、冷却用プレート260の内部には、冷却水経路262が開口261を囲むように形成されている。また、冷却用プレート260の内部には、冷却水経路262と冷却用プレート260の外部とを連絡する冷却水導入経路263及び冷却水排水経路264が設けられている。
 別例2においては、冷却水導入経路263及び冷却水排水経路264を介して冷却水経路262をポンプ及び冷却水冷却装置に接続し、ポンプ→冷却水導入経路263→冷却水経路262→冷却水排水経路264→冷却水冷却装置→ポンプの順で冷却水を循環させる。減速機223で発生した熱は、冷却用プレート260を介して冷却水冷却装置によって冷却された冷却水に吸収され、外部に排出される。その結果、減速機223は冷却される。
 以上が本発明の第2実施形態の説明である。
 上記の特許文献1に開示されたサーボモータ式ねじり試験機(以下、単に「ねじり試験機」という。)が有するサーボモータは、固定子及び回転子を収容する筒状のモータケースと、モータケースの軸方向両端にそれぞれ取り付けられたフランジ板及び反力板を備えている。フランジ板及び反力板には、サーボモータの出力軸を支持する軸受が取り付けられている。特許文献1のねじり試験機のように、機械試験機に使用される一般的なサーボモータにおいては、フランジ板には、出力軸が通される貫通穴と、サーボモータをボルトにより試験機のフレームに取り付けるためのモータ取付穴(ねじ穴)が形成されており、サーボモータは、フランジ板のみで片持ち梁状に機械試験機のフレームに固定される。また、フランジ板には、フランジ板をモータケースに取り付けるための例えば4つのフランジ板取付穴が形成されており、4本のボルトによりモータケースに取り付けられる。
 従来のサーボモータ式精密機械試験機には、10kW未満の比較的に低出力のサーボモータが使用されていたが、サーボモータ式試験機が普及するにつれて、より高出力のサーボモータ式試験機が求められるようになってきている。また、疲労試験等にも使用可能な高周波数での反転駆動が可能な10kWを超える高出力のサーボモータも商用化されつつある。
 しかしながら、10kWを超える高出力のサーボモータを使用する場合には、特許文献1のねじり試験機のようにフランジ板のみでサーボモータを試験機のフレームに固定すると、サーボモータの出力軸の支持強度が不足し、フランジ板に固定された軸受を中心に出力軸が歳差運動(首振り運動)を起こし、この歳差運動によって生じる振動により試験精度が低下する。
 また、10kWを超える高出力のサーボモータを使用する場合には、従来のサーボモータのように、フランジ板を4本のボルトのみでモータケースに固定した構成では、モータケースの固定強度が不足し、歳差運動等の不要な運動による振動が発生し、試験精度が低下する。
 上述した本発明の第1及び第2実施形態の構成によれば、サーボモータを高出力で反転駆動した際に発生する出力軸の首振り運動(歳差運動等)が抑えられ、試験精度が向上する。
 また、上述の特許文献1には、供試体の一端を回転自在に保持する回転側保持体(駆動部)と、供試体の他端を回転不能に保持する固定側保持体(反力部)と、回転側保持体を介して供試体にトルクを付与するトルク付与手段と、供試体に付与されたトルクを検出するトルク検出器を備えたねじり試験機が開示されている。トルク検出器は、固定側保持体に設けられている。このようなねじり試験機を使用してプロペラシャフト等の動力伝達装置のねじり試験を行う場合には、動力伝達装置の入力軸を回転側保持体に保持させ、出力軸を固定側保持体に保持させて、入力軸にトルクを付与する。そして、トルク検出器により出力軸のトルクが検出される。
 動力伝達装置では、使用中にモータが発生する変動トルクが入力軸に与えられる。そのため、動力伝達装置の出力軸を反力部に保持させ、入力軸を駆動部に保持させて、入力軸に変動するねじり荷重を加えるねじり試験を行うことにより、動力伝達装置の疲労性能を評価することができる。
 上記の特許文献1に記載されるように、従来のねじり試験機は回転側保持体と固定側保持体が同軸上に配置されている。しかしながら、トランスミッション等のギア機構を有する動力伝達装置においては、一般に、入力軸と出力軸は同軸上に配置されておらず、その位置関係は仕様によって異なる。そのため、回転側保持体と固定側保持体が同軸上に配置された従来のねじり試験機では、トランスミッション等のギア機構を有する動力伝達装置の疲労試験(ねじり試験)を行うことができなかった。
 以下に説明する本発明の第3実施形態の構成によれば、同軸に配置されていない2つの回転軸を有する供試体のねじり試験が可能になる。
(第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態について説明する。図17は、本発明の第3実施形態に係るねじり試験機300の側面図である。本実施形態のねじり試験機300は、自動車のトランスミッションユニット等、入力軸と出力軸が同軸上に配置されていない供試体のねじり試験に適した試験装置である。例えば、ねじり試験機300を使用して、供試体に往復ねじり荷重を加える耐久試験(疲労試験)を行うことができる。
 ねじり試験機300は、ベース310の上に駆動部320、反力部330、及びカバー340が配置された構造となっている。駆動部320及び反力部330には、チャック321及び331(図18)がそれぞれ対向して設けられている。ねじり試験は、供試体の入力軸及び出力軸をチャック321及び331にそれぞれ固定した状態で行われる。
 なお、以下の第3実施形態の説明においては、ねじり試験の軸方向(図17における左右方向)をX軸方向、X軸と直交する水平方向(図17における紙面に垂直な方向)をY軸方向、鉛直方向(図17における上下方向)をZ軸方向とする。
 カバー340は、ねじり試験時に供試体の潤滑油や破損した供試体の破片等が装置外部に飛散しないように、駆動部320から反力部330にかけてねじり試験機300の主要部を覆う、開閉式の覆いである。図17に示されるように、カバー340は、互いに大きさが異なり、それぞれX軸方向に移動可能な、3段のアーチ状の可動カバーユニット341~343から構成されている。可動カバーユニット341、342及び343は、この順でY軸及びZ軸方向寸法が徐々に大きくなるように作られており、供試体をねじり試験機300に取り付ける(又は取り外す)際は、可動カバーユニット343をX軸正方向(図17において右方向)に移動することにより、可動カバーユニット341及び342が可動カバーユニット343内に入れ子式に収容されるようになっている。
 チャック321は、トルクセンサ323及び減速機324を介してサーボモータ322の出力軸(不図示)に接続されている。サーボモータ322の出力軸の回転運動は、減速機324によって減速された上でチャック321に伝達され、その結果、チャック321はX軸と平行な軸周りに回転する。一方、反力部330のチャック331(図18)は、ねじり試験を行うときは、移動しないようにロックされる。そのため、駆動部320と反力部330に供試体の入力軸と出力軸がそれぞれ固定された状態でサーボモータ322を駆動することによって、供試体にねじり荷重を加えることができる。供試体に加えられるねじり荷重は、トルクセンサ323によって計測される。
 本実施形態のねじり試験機300は、入出力軸の相対的な配置が異なる様々な仕様のトランスミッションユニットのねじり試験を行うことができるよう、チャック331の位置を、X軸、Y軸及びZ軸方向に調整可能になっている。このような調整を可能にするために、ねじり試験機300は、チャック331の位置をY軸及びZ軸方向に移動するチャック移動機構と、チャック331が設けられた反力部330の位置をX軸方向に移動する反力部移動機構を備えている。
 次に、チャック移動機構について説明する。図18は、反力部330を駆動部320側から(すなわちX軸負方向に)見た正面図である。また、図19は、反力部330をY軸負方向に見た側面図である。図17~図19に示されるように、反力部330は、ねじり試験機300のベース310上に配置された第1ベースプレート332aと、X軸と垂直に配置されて第1ベースプレート332a上に固定された第2ベースプレート332bとを備えている。
 第2ベースプレート332bの駆動部320と対向する面におけるZ軸方向両端部には、Y軸方向に延びる一対のレール332cが取り付けられている。第1可動プレート333は、一対のレール332cに挟まれて、レール332cに沿ってY軸方向にスライド可能に保持されている。また、図19に示されるように、各レール332cのX軸正方向の端部(第2ベースプレート332bに対する遠位端)には、一対のレール332cが対向する方向(Z軸方向)に突出するフランジ部332fが設けられ、各レール332cは横断面がL字状に形成されている。また、第1可動プレート333のZ軸方向両端には、第2ベースプレート332bに沿ってZ軸方向に突出する一対のフランジ部333fが形成されている。第1可動プレート333のフランジ部333fは、第2ベースプレート332bと各レール332cとで囲まれて形成された凹部に略隙間無く差し込まれている。これにより、第1可動プレート333は、各レール332cのフランジ部332fによって、一対のレール332cで挟み込まれた状態から離脱しないように保持されている。
 また、第2ベースプレート332bには、Y軸方向に延びる複数の溝332eが形成されている。溝332eは、底部において溝幅が広く形成され、略T字状の横断面形状を有している。溝332eには、矩形状のフランジ部332gが形成され、略T字状の縦断面を有する角ナット332nが差し込まれている。角ナット332nは、溝332e内でY軸方向のみに移動自在に保持されている。また、角ナット332nのフランジ部332oにおける対角線の長さは、フランジ部332oが収容される溝332eの幅よりも長く、角ナット332nは溝332e内で回転できないようになっている。また、第1可動プレート333の溝332eと対向する位置には、複数の貫通孔333a(図18)が設けられている。ねじり試験を行う際には、貫通孔333aに通したボルトB5を角ナット332nに捻じ込み、ボルトB5と角ナット332nとの間で第1可動プレート333と第2ベースプレート332bとを締め付けることにより、第1可動プレート333が第2ベースプレート332bに対して強く固定され、第1可動プレート333がY軸方向に動かないようにロックされる。また、ボルトB5と角ナット332nによる締め付けを緩めることにより、ボルトB5を角ナット332nに係合させたまま第1可動プレート333をY軸方向に移動可能となっている。
 第1可動プレート333は、送りねじ333bとナット333cから構成される送りねじ機構によってY軸方向に駆動される。送りねじ333bは、その軸をY軸方向に向けて配置され、第2ベースプレート332bの上端に設けられた一対の軸受332dによって回転可能に支持されている。また、ナット333cは、第1可動プレート333に固定されている。そのため、送りねじ333bを回転させると、第1可動プレート333は、ナット333cと共に送りねじ333bの軸方向(Y軸方向)に移動する。
 送りねじ333bの一端には、ハンドルH1を取り付けることができるようになっており、第1可動プレート333をY軸方向に移動させる際は、ハンドルH1を送りねじ333bに取り付けて、手動でハンドルH1を操作することによって送りねじ333bを回転させる。
 第1可動プレート333の駆動部320と対向する面におけるY軸方向両端部には、Z軸方向に延びる一対のレール333dが取り付けられている。第2可動プレート334は、一対のレール333dに挟まれて、レール333dに沿ってZ軸方向にスライド可能に保持されている。レール333d及び第2可動プレート334には、上述したレール332c及び第1可動プレート333と同様の係合構造が形成され、第2可動プレート334が一対のレール333dで挟み込まれた状態から離脱しないように保持されている。
 また、第1可動プレート333には、Z軸方向に延びる、一対の溝333gが形成されている。溝333gも、溝332eと同様に、略T字状の縦断面を有しており、溝333gには略T字状の縦断面を有する角ナット(不図示)が差し込まれている。また、第2可動プレート334の溝333gと対向する位置にも、複数の貫通孔334aが設けられている。ねじり試験を行う際には、貫通孔334aに通したボルトB6を角ナットに捻じ込み、ボルトB6と角ナットとの間で第2可動プレート334と第1可動プレート333とを締め付けることにより、第2可動プレート334が第1可動プレート333に対して強く固定され、第2可動プレート334がZ軸方向に動かないようにロックされる。また、ボルトB6と角ナットによる締め付けを緩めることにより、ボルトB6を角ナットに係合させたまま第2可動プレート334をZ軸方向に移動可能となっている。
 第2可動プレート334は、送りねじ334bとナット334cから構成される送りねじ機構によってZ軸方向に駆動される。送りねじ334bは、その軸をZ軸方向に向けて配置され、第1可動プレート333上に設けられた一対の軸受333eによって回転可能に支持されている。また、ナット334cは、第2可動プレート334に固定されている。そのため、送りねじ334bを回転させると、第2可動プレート334は、ナット334cと共に送りねじ334bの軸方向(Z軸方向)に移動する。
 送りねじ334bの一端には、ハンドルH2を取り付けることができるようになっており、第2可動プレート334をZ軸方向に移動させる際は、ハンドルH2を送りねじ334bに取り付けて、ハンドルH2を操作することによって送りねじ334bを回転させる。
 このように、ハンドルH1の操作によって、反力部330の第1、第2ベースプレート332a、332bに対して第1可動プレート333をY軸方向に移動させることができ、また、ハンドルH2の操作によって、第1可動プレート333に対して第2可動プレート334をZ軸方向に移動させることがでる。図18に示されるように、反力部330のチャック331は第2可動プレート334上に設けられている。従って、ハンドルH1及びH2の操作によって、チャック331の位置をY軸方向及びZ軸方向に調整することができる。
 次に、反力部移動機構について説明する。図18及び図19に示されるように、ベース310の上にはX軸方向に延びる一対のレール311が固定されている。また、図19に示されるように、各レール311には、2つのランナーブロック332rがレール311に沿ってスライド自在に係合している。これらのランナーブロック332rは、第1ベースプレート332aの下面に取り付けられている。即ち、反力部330は、レール311に沿ってX軸方向に移動可能となっている。
 また、図19に示されるように、ベース310の上面には、X軸方向に延びるラック312が固定されている。また、第1ベースプレート332aの下面付近には、ラック312と係合するピニオンギア335aが設けられている。ピニオンギア335aは、第1ベースプレート332aを貫通してZ軸方向に延びる回転軸335bの下端に、同軸に固定されている。また、回転軸335bは、第1ベースプレート332aに回転自在に支持されている。そのため、回転軸335bを回転させると、ピニオンギア335aも回転して、ピニオンギア335aは係合するラック312から反力を受ける。そして、反力部330は、ピニオンギア335aが受けた反力により駆動され、また、ランナーブロック332rが係合するレール311に案内されて、X軸方向に移動する。
 回転軸335bの上端には、ウォームホイール335cが同軸に固定されている。ウォームホイール335cは、Y軸方向に延びる回転軸335dに形成されたウォームと係合している。また、回転軸335dには、ハンドルH3を取り付けることができるようになっている。そのため、回転軸335dに取り付けたハンドルH3を回転させると、回転軸335dがY軸と平行な軸周りに回転する。そして、ウォームホイール335cは、これと係合する回転軸335dのウォームの回転によって駆動され、ウォームホイール335cと回転軸335b及びピニオンギア335aとが一体にZ軸と平行な軸周りに回転し、ピニオンギア335aが係合するラック312からX軸方向の反力を受け、反力部330がレール311に沿って移動する。従って、ハンドルH3の操作によって反力部330のX軸方向の位置を調整することができる。
 なお、ハンドルH1、H2及びH3は着脱可能であり、ねじり試験を行うときは試験の邪魔にならないよう取り外される。
 また、反力部330の位置調整時にのみ反力部330をベース310に対してX軸方向にスムーズに移動可能にし、試験時には反力部330をベース310に確実に固定するために、反力部330は浮上機構336を備えている。浮上機構336は、第1ベースプレート332aとランナーブロック332rとの間に設けられている。反力部330をX軸方向へ移動する時には、浮上機構336は、反力部330の下面(第1ベースプレート332aの下面)をベース310から浮上させ、反力部330の全ての荷重をランナーブロック332rとレール311のみで支持させる(すなわち、ランナーブロック332r及びレール311からなるリニアスライド機構を有効にする)。また、ねじり試験を行う時には、浮上機構336は、ランナーブロック332rとレール311に反力部330の荷重の全て(又は大部分)が加わらないよう、第1ベースプレート332aを直接ベース310上に載せる(すなわち、上記リニアスライド機構を無効にする)。
 図20は、反力部330の浮上機構336周辺の断面図である。図20に示されるように、浮上機構336は、軸部336aと、軸受部336bと、押圧ピン336cとを備えている。軸部336aは、ランナーブロック332rの上面に固定された底板部336a1と、底板部336a1の上面中央からZ軸方向に延びる円柱部336a2を有する部材である。軸受部336bは、反力部330の第1ベースプレート332aに固定された部材であり、軸部336aの円柱部336a2をZ軸方向にスライド自在に収容する円柱形の中空部を有している。なお、軸受部336bは、転動体であるボール336eを介して円柱部336a2の外周面を支持しており、極めて低い摩擦抵抗で軸部336aに対してZ軸方向に移動可能となっている。
 図20に示されるように、軸受部336bの上面には、Z軸方向に延びる、押圧ピン336cと同径の貫通穴336b1が開けられている。また、貫通穴336b1には、めねじが形成されている。押圧ピン336cは、側面に貫通穴336b1と係合するおねじが形成されている。また、押圧ピン336cの下端には、押圧ピン336cの本体により回転自在に支持された金属製のボール336dが配置されており、ボール336dの一部が押圧ピン336cの本体の下端から突出している。押圧ピン336cは、ボール336dが軸部336aの上面と対向するように、貫通穴336b1に捻じ込まれている。
 反力部330を移動させる際は、第1ベースプレート332aをベース310に固定するボルトB7を緩めた後、押圧ピン336cを下方へ移動する方向に回転させ、ボール336dを軸部336aの上面に当接させる。更に押圧ピン336cを回転させると、軸部336a及びランナーブロック332rが第1ベースプレート332aに対して下方に移動し、反力部330の下面がベース310から浮上して、反力部330がランナーブロック332r及びレール311のみによって支持される状態となる。そのため、スムーズに反力部330をX軸方向に移動させることが可能となる。
 一方、ねじり試験を行う際は、押圧ピン336cを上方へ移動する方向に回転させて、第1ベースプレート332aを降下させる。ボール336dが軸部336aの上面から離れると、ランナーブロック332r及びレール311には反力部330の荷重が加わらなくなり、第1ベースプレート332aが直接ベース310上に載せられた状態となる。次いで、ボルトB7によって第1ベースプレート332aをベース310に固定する。図20に示されるように、ボール336dが軸部336aの上面から離れ、第1ベースプレート332aがベース310上に直接載置された状態では、第1ベースプレート332a及び軸受部336bの下端も軸部336aと非接触となる。そのため、この状態では、反力部330の荷重は、全くランナーブロック332rやレール311には伝達されず、反力部330に大荷重が加わる捻り試験中にランナーブロック332rに過度の荷重が加わって、ランナーブロック332rが破損することはない。
 また、押圧ピン336cの下端に低摩擦で回転可能なボール336dを設けたことにより、押圧ピン336cを軸部336aに向かって捻じ込む際、或いは押圧ピン336cを軸部336aから離す際に、押圧ピン336cの下端と軸部336aの上面との間に働く摩擦力の大きさが格段に低く抑えられ、押圧ピン336cを低トルクで回転させることが可能になると共に、軸部336aの上面及び押圧ピン336cの下面の摩耗が抑えられる。
(第4実施形態)
 以下、本発明の第4実施形態について説明する。従来のねじり試験機においては、ねじり荷重を検出するトルクセンサが反力盤に固定されており、信号ケーブルが接続されたトルクセンサ自体が回転しないようになっている。すなわち、従来のねじり試験機は、反力盤側のチャックに固定された供試体の出力軸に加わるトルクをねじり荷重として検出するようになっている。しかしながら、自動車のトランスミッションユニット等の動力伝達部品を試験する場合は、供試体の入力軸に加わる荷重(すなわちエンジン出力に相当する荷重)を管理することが求められている。特に、トランスミッションユニット等の入出力軸間で速度比を有する部品の性能をより正確に評価するためには、トルクセンサを駆動部側に配置して、供試体の入力軸に加わるトルクを検出する必要がある。しかし、トルクセンサを駆動部側に配置する場合は、トルクセンサを供試体の入力軸と共に回転させることになる。そのため、ねじり試験時にトルクセンサの信号ケーブルが大きく振られてねじり試験機自身と干渉しないようにする必要がある。以下に説明する本発明の第4実施形態のねじり試験機400は、トルクセンサの信号ケーブルとねじり試験機との干渉を防止する機構を設けたものである。
 図21は、本発明の第4実施形態のねじり試験機400の駆動部420近傍の側面図である。なお、可動部の構造は第3実施形態と同一であるため、詳しい説明は省略する。
 図21に示されるように、本実施形態の駆動部420は、第3実施形態の駆動部320と同様、サーボモータ422とチャック421との間に、減速機424とトルクセンサ423が配置された構成となっている。また、トルクセンサ423は、略円筒形のスペーサ423aを介して減速機424の出力軸に固定されている。本実施形態においては、前述のように駆動部420側にトルクセンサ423が設けられており、減速機424からチャック421に至るX軸方向の寸法が大きいものとなっている。そのため、本実施形態においては、トルクセンサ423とチャック421とを連結するスピンドル428が、軸受429により回転可能に支持されている。また、減速機424の出力軸(不図示)も、減速機424のケースに設けられた軸受(不図示)により回転可能に支持されている。すなわち、本実施形態においては、図21に示されるように、互いに連結されて一体となっている減速機424の出力軸、スペーサ423a、トルクセンサ423、スピンドル428及びチャック421が、スピンドル428及び減速機424の出力軸の2箇所において回転自在かつ高い剛性で支持されている。
 また、本実施形態においては上記のように駆動部420が大型化しているため、スピンドル428は極力軽量のものを使用して駆動部420の回転部分(トルクセンサ423、スピンドル428及びチャック421)の慣性が低減されている。また、軸受429内の摩擦抵抗を極力小さくするため、摩擦抵抗の小さい軸受429を採用すると共に、摩擦抵抗が増加しない範囲のプリロードトルクで軸受429が取り付けられている。この構成により、トルクセンサ423を駆動部420に配置しても、ねじり荷重を高い精度で測定することが可能になる。
 次にトルクセンサ423の信号ケーブルの干渉防止機構について説明する。図21のA-A断面図を図22に示す。本実施形態においては、トルクセンサ423の信号ケーブルは、ケーブルベア(登録商標)425内に収容されている。
 ケーブルベア425は、複数の枠体をリンク構造によって一列に連結して形成された屈曲性を有するケーブル保護管であり、内部に信号ケーブルが通されている。また、ケーブルベア425の枠体同士は、互いに特定の1軸(本実施形態においてはX軸)の周りのみに屈曲可能となるよう連結されており、ケーブルベア425全体としては、特定のYZ平面(すなわち、ねじり試験の軸に直交する1平面)内でのみ屈曲可能となっている。また、ケーブルベア425は、最小許容曲げ径よりも小さい径では曲がらないようになっている。
 ケーブルベア425の一端425aは、スペーサ423aの外周面に固定されている。また、ケーブルベア425の他端425bは、スペーサ423aの真下の位置において、ねじり試験機400のベース410上に固定されている。
 また、ベース410上には、第1及び第2のケーブルベアガイド426、427が固定されている。第1及び第2のケーブルベアガイド426、427は、共に、スペーサ423aと略同心の円筒面であるガイド面426a、427aを有している。第1のケーブルベアガイド426のガイド面426aは、図22におけるスペーサ423aの下端付近から右端付近にかけて、スペーサ423aと対向するように配置されている。また、スペーサ423aの外周面とガイド面426aとの間隔は、ケーブルベア425の厚さ(スペーサ423aの半径方向の寸法)よりも僅かに大きな寸法に設定されており、ケーブルベア425がスペーサ423aの外周面とガイド面426aとで挟み込まれずに、またケーブルベア425がスペーサ423aの外周面とガイド面426aと間で振動することなく、スペーサ423aの回転に伴ってケーブルベア425がスペーサ423aの外周面とガイド面426aとの隙間をスムーズに移動できるようになっている。また、第1のケーブルベアガイド426は、ガイド面426aの下端からケーブルベア425の他端425b付近まで、ケーブルベア425の最小許容曲げ径(内径)にて反時計方向へ延びるガイド面426bが形成されている。一方、第2のケーブルベアガイド427のガイド面427aは、図22におけるスペーサ423aの下端付近から左端付近にかけて、スペーサ423aと対向するように配置されている。スペーサ423aの外周面とガイド面427aとの間隔は、ケーブルベア425の最小許容曲げ径(外径)よりも僅かに大きな寸法に設定されており、従ってガイド面427aは第1のケーブルベアガイド426のガイド面426aよりも曲率半径が大きく形成されている。
 図22に二点鎖線で示されるように、スペーサ423aが最も反時計回りに振れた状態では、ケーブルベア425の一端425aは、スペーサ423aの右下側に位置する。このとき、ケーブルベア425は、一端425aから時計回りにスペーサ423aの外周面及び第1のケーブルベアガイド426のガイド面426aに沿って時計回りに延びた後、ガイド面426bにガイドされて反時計回りに延びて他端425bに至る。
 この状態からスペーサ423aが時計回りに回転すると、ケーブルベア425の他端425b側は第1のケーブルベアガイド426のガイド面426aから徐々に送り出されて、ガイド面426bから離れ、第2のケーブルベアガイド427のガイド面427a上に移動する。そして、スペーサ423aが最も時計回りに振れた状態では、ケーブルベア425は、図中破線で示されるように、その一端425aがスペーサ423aの左下側に位置する。このとき、ケーブルベア425は、一端425aから時計回りにスペーサ423aの外周面に沿って延びた後、スペーサ423aから離れて、ケーブルベア425の最小許容曲げ径にて反時計方向へ空中を延びた後、第2のケーブルベアガイド427のガイド面427aにガイドされて反時計回りに延びて他端425bに至る。
 本実施形態においては、このようにケーブルベア425によってトルクセンサ423の信号ケーブルが特定のYZ平面から飛び出さないように規制されると共に、第1、第2のケーブルベアガイド426、427によって、ケーブルベア425がガイドされるため、トルクセンサ423の信号ケーブルはねじり試験機400の他の部分と干渉することがない。また、スペーサ423aの外周面と第2のケーブルベアガイド427のガイド面427aとの間隔をケーブルベア425の最小許容曲げ径(外径)と略同じ大きさに設定し、スペーサ423aの外周面と第2のケーブルベアガイド427のガイド面427aとの間でケーブルベア425を180度折り返して配置し、更にケーブルベア425を最小許容曲げ径よりも小径で曲がらないように構成したことにより、ケーブルベア425は移動の自由度が奪われ、ケーブルベア425が振動してスペーサ423aやガイド面427aに衝突することが防止されている。また、スペーサ423aを回転させても、ケーブルベア425が最小許容曲げ径以下に曲げられて、ケーブルベア425や信号ケーブルが破損することもない。
 動力伝達装置の疲労特性を評価する場合には、エンジン等の動力装置の出力特性に応じたトルクを入力軸に与えて試験を行う必要があるが、上記の特許文献1に記載された従来のねじり試験機では、入力軸のトルクを検出して制御することができない。プロペラシャフトのように入力軸と出力軸が同じ回転数で回転する(すなわち減速比が1である)動力伝達装置の場合には、入力軸と出力軸のトルクが同じ大きさとなるため、トルク検出器により検出される出力軸のトルクを制御することにより疲労特性を比較的に正確に評価することができる。しかしながら、供試体がトランスミッション等の減速比を有する動力伝達装置である場合には、入力軸と出力軸に加わるトルクが異なり、また機械損失も無視できない大きさとなるため、従来のねじり試験機では疲労特性を十分に正確に評価することができなかった。
 上記の本発明の第4実施形態の構成によれば、供試体の入力軸に加えるトルクを測定可能なねじり試験を行うことが可能になる。
 以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施の形態は、上記に説明したものに限定されず、請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。
 例えば、上記の実施形態はねじり試験機に関するものであるが、浮上機構(ロック機構)336は、ねじり試験機以外の多様な装置にも適用することができる。例えば、ねじり試験機と同様に供試体を挟む一対のチャックを備え、供試体のサイズに応じてチャックの間隔を調整可能にする必要のある各種試験機(例えば、引張/圧縮試験機や振動試験機等)にも上記の浮上機構を適用することができる。また、装置の全部又は一部が移動可能に構成された各種の機械試験機、その他の試験・検査・観測装置(例えば、化学分析装置や天体望遠鏡等の物理観測装置)、搬送装置(例えば大型ステージ装置)、製造装置、加工装置等にも上記の浮上機構を適用可能である。

Claims (40)

  1.  サーボモータ及び該サーボモータに連結された減速機を備えた、供試体に繰り返しねじり荷重を与えるねじり試験機であって、
     前記減速機を格納する密閉されたケースと、
     オイルカップと、を備え、
     前記ケースの内部空間と前記オイルカップの内部空間とは、連通路を介して連通しており、
     前記ケース内は潤滑油で充填されており、
     前記ケース内の潤滑油が熱膨張したときには、余剰の潤滑油が前記ケース内から前記連通路を介して前記オイルカップに移動して貯留され、
     前記ケース内の潤滑油が収縮又は減少したときには、不足する潤滑油が前記オイルカップから前記連通路を介して前記ケース内に移動して、前記ケース内が常時潤滑油で充填されるように構成されたねじり試験機。
  2.  前記オイルカップが前記ケースよりも高い位置に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のねじり試験機。
  3.  前記連通路の少なくとも一部は、配管によって構成され、
     前記配管の一端は前記ケースの上端部に接続され、他端は前記オイルカップの下端部に接続された
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のねじり試験機。
  4.  前記オイルカップの内部空間は、大気圧に保たれていることを特徴とする、請求項2に記載のねじり試験機。
  5.  前記オイルカップの上部に通気孔が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のねじり試験機。
  6.  前記通気孔にエアフィルタが設けられていることを特徴とする、請求項5に記載のねじり試験機。
  7.  前記サーボモータの出力が10kW以上であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のねじり試験機。
  8.  同軸に配置されていない第1回転軸及び第2回転軸を有する供試体のねじり試験を行うねじり試験機であって、
     前記第1回転軸を把持する第1把持部と、
     前記第2回転軸を把持する第2把持部と、
     前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方を回転駆動する駆動手段と、
    を備え、
     前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方は、他方に対して、該少なくとも一方が把持する回転軸と直交する方向に移動可能に構成されたねじり試験機。
  9.  前記第1把持部は、前記ねじり試験機本体に対して回転不能に構成されており、
     前記第2把持部は、前記ねじり試験機本体に対して回転可能に構成されており、
     前記駆動手段は、前記第2把持部を回転駆動する
    ことを特徴とする請求項8に記載のねじり試験機。
  10.  前記第1把持部は、前記ねじり試験機本体に対し、前記第1回転軸と直交する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする、請求項8又は請求項9に記載のねじり試験機。
  11.  前記第1把持部は、直交する2方向において独立して移動可能に構成されたことを特徴とする請求項10に記載のねじり試験機。
  12.  前記第1把持部及び前記第2把持部の少なくとも一方は、他方に対して、前記一方が把持する回転軸方向に移動可能に構成されたことを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか一項に記載のねじり試験機。
  13.  前記可動部は、前記一方の把持部が把持する回転軸方向への該把持部の移動を阻止するロック機構を更に備えたことを特徴とする請求項12に記載のねじり試験機。
  14.  前記一方の把持部の、該把持部が把持する回転軸方向への移動をガイドするガイド機構を備えたことを特徴とする請求項12に記載のねじり試験機。
  15.  前記ガイド機構は、
      ベースプレートと、
      該ベースプレート上に配置され、前記一方の把持部を備えた可動部と、
      前記ベースプレートと前記可動部との間に配置され、前記可動部を前記一方の把持部が把持する回転軸方向にスライド自在に支持するリニアガイドと、を備えた
    ことを特徴とする請求項14に記載のねじり試験機。
  16.  前記可動部は、前記一方の把持部が把持する回転軸方向への前記可動部の移動を阻止するロック機構を更に備えたことを特徴とする請求項15に記載のねじり試験機。
  17.  前記ロック機構は、
      前記リニアガイドに向かって進退可能に構成された押圧ピンを備え、
      前記押圧ピンにより前記リニアガイドを前記ベースプレート側に押し込むことで、前記可動部の重量が前記押圧ピンを介して前記リニアガイドに支持される可動状態となり、
      前記押圧ピンを退避させて、前記押圧ピンの先端が前記リニアガイドから離れると、前記リニアガイドによる前記可動部のスライド自在な支持が解除され、ロック状態となるように構成された
    ことを特徴とする請求項16に記載のねじり試験機。
  18.  前記押圧ピンは、先端部に回転自在に保持されたボールを備え、周面に雄ねじが形成されており、
     前記ロック手段は、前記可動部に固定された、前記押圧ピンと係合するめねじが形成された押圧ピン支持部材を備え、
     前記押圧ピン支持部材と係合した前記押圧ピンを回すことで、ロック状態と可動状態が切り換えられるように構成された
    ことを特徴とする請求項17に記載のねじり試験機。
  19.  供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機であって、
     前記供試体の一端を所定の中心軸の周りに回転駆動する駆動部を備え、
     前記駆動部は、
      回転部と、
      前記回転部をフレームに対して回転自在に支持する軸受部と、
      前記回転部を駆動するモータと、
    を備え、
     前記回転部は、
      前記供試体に与えるねじり荷重を検出するトルクセンサと、
      該回転部の一端に設けられた、前記供試体の一端が取り付けられるチャックと、
      前記トルクセンサと前記チャックとを連結する軸部と、
    を備え、
     前記軸受部は前記軸部を回転自在に支持するねじり試験機。
  20.  前記モータはサーボモータであり、
     前記サーボモータの出力軸の回転を減速して、前記回転部の他端に伝達する減速機を備え、
     前記減速機は、その出力軸を前記フレームに対して回転自在に支持する軸受を備え、
     前記トルクセンサは前記減速機の出力軸に接続された
    ことを特徴とする請求項19に記載のねじり試験機。
  21.  前記モータは前記回転部を反転駆動するように構成され、
     一端が前記回転部に固定され、他端が前記固定部に固定された、前記トルクセンサの信号を伝送するケーブルと、
     前記回転部の回転に伴って移動する前記ケーブルをガイドするケーブルガイド部と、
    を備え、
     前記ケーブルガイド部は、
      前記回転部に同軸に設けられた円柱面状の外周面と、
      一端が前記外周面に固定され、他端が前記回転部の中心軸の略直下において前記固定部に固定され、中空部内に前記ケーブルが収容されたケーブル保護管と、
      前記フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、前記中心軸の周りに該中心軸の略直下(0度)から+90度までの角度範囲に延びる曲面である第1のガイド面と、を備え、
     前記ケーブル保護管は、前記中心軸と平行な軸周りにのみ、最小許容曲げ径以上の曲げ径で屈曲自在に構成され、
     前記外周面と前記第1のガイド面との間隔は、前記ケーブル保護管を前記所定の最小許容曲げ径で屈曲させた時の該ケーブル保護管の外径と略同じ寸法に設定されており、
     前記ケーブル保護管の一部は前記外周面と前記第1のガイド面との間に架空され、前記架空された一部が略前記最小許容曲げ径にて略180度屈曲している
    ことを特徴とする請求項19又は請求項20に記載のねじり試験機。
  22.  前記ケーブルガイド部は、前記フレームに固定され、外周面と略同軸に対向して形成された、前記中心軸の周りに該中心軸の略直下(0度)から-90度までの角度範囲に延びる曲面である第2のガイド面を備え、
     前記外周面と前記第2のガイド面との間隔は、前記ケーブル保護管を前記外周に巻き付けたときの、前記外周面の半径方向における前記ケーブル保護管の外寸と略同じ大きさに設定されている
    ことを特徴とする請求項21に記載のねじり試験機。
  23.  前記第2のガイド面の下端から、前記ケーブル保護管を前記最小許容曲げ径で屈曲させた時の該ケーブル保護管の内周面と略同じ曲率で下方に180度延びる第3のガイド面を備える
    ことを特徴とする請求項22に記載のねじり試験機。
  24.  前記供試体の他端を固定する反力部を備えることを特徴とする請求項19から請求項23のいずれか一項に記載のねじり試験機。
  25.  モータの駆動力によって供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機であって、
     軸受によってフレームに対して回転自在に支持された第1軸と、
     前記第1軸を介して前記モータに連結された、前記ねじり荷重を計測するトルクセンサと、
     軸受によって前記フレームに対して回転自在に支持された第2軸と、
     前記第2軸を介して前記トルクセンサに連結された、前記供試体の一端が取り付けられるチャックと、
    を備えたねじり試験機。
  26.  サーボモータを備え、該サーボモータの駆動力を使用して機械試験を行う機械試験機において、
     前記サーボモータが、
      固定子及び回転子を収容する筒状のモータケースと、
      前記回転子から延びる回転軸が貫通する開口が形成され、前記モータケースの一端に固定されたフランジ板と
      前記モータケースの他端に固定された反力板と、
    を備え、
      前記フランジ板及び前記反力板が前記機械試験機のフレームに固定された機械試験機。
  27.  前記フランジ板及び前記反力板には、前記回転軸を支持する軸受がそれぞれ固定されていること、を特徴とする請求項26に記載の機械試験機。
  28.  前記フランジ板及び前記反力板には、それぞれねじ穴が形成されていること、及び
     前記フランジ板及び前記反力板が、それぞれ前記ねじ穴により前記フレームに固定されていること
    を特徴とする請求項26又は請求項27に記載の機械試験機。
  29.  前記フランジ板には、前記サーボモータを固定するための、前記サーボモータの回転軸と平行な第1のねじ穴が形成されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項28のいずれか一項に記載の機械試験機。
  30.  前記フランジ板には、前記サーボモータを固定するための、前記サーボモータの回転軸に平行な軸と直交する第2のねじ穴が形成されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項29のいずれか一項に記載の機械試験機。
  31.  前記反力板には、前記サーボモータを固定するための、前記サーボモータの回転軸に平行な軸と直交する第3のねじ穴が形成されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項30のいずれか一項に記載の機械試験機。
  32.  前記反力板には、前記サーボモータを固定するための、前記サーボモータの回転軸と平行な第4のねじ穴が形成されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項31のいずれか一項に記載の機械試験機。
  33.  前記サーボモータは、前記モータケースを覆うモータカバーを更に備え、
     前記モータカバーは、前記回転軸方向の両端部において、前記フランジ板及び前記反力板の側面を覆い、該側面のそれぞれと接合されていて、
     前記フランジ板及び前記反力板の少なくとも一方の側面には、前記サーボモータを固定するための第2のねじ穴が形成されていて、
     前記モータカバーの前記回転軸方向における少なくとも一端部には、前記第2のねじ穴及びその周囲が露出するように切り欠き部が形成されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項32のいずれか一項に記載の機械試験機。
  34.  前記モータカバーには換気口が形成されていて、
     前記換気口に取り付けられた換気ファンを更に備え、
     前記切り欠き部は、前記モータケースと前記モータカバーとの間に形成された内部空間と外部空間とを連絡するように、前記フランジ板又は前記反力板よりも前記回転軸方向内側まで延びている
    ことを特徴とする請求項33に記載の機械試験機。
  35.  前記フランジ板は、前記回転軸に対して対称に配置された3対以上の複数対のボルトにより前記モータケースの一端に固定されている
    ことを特徴とする請求項26から請求項34のいずれか一項に記載の機械試験機。
  36.  前記複数対のボルトは、前記回転軸を中心とする同心円上に配置されている
    ことを特徴とする請求項35に記載の機械試験機。
  37.  モータケースの横断面外形は略正方形状に形成されていて、
     前記複数対のボルトは、前記正方形の対角線の一方に対して対称に配置された2対のボルトを含む
    ことを特徴とする請求項35又は請求項36に記載の機械試験機。
  38.  前記フランジ板は、前記正方形の対角線に対してそれぞれ対称に配置された8個のボルトにより前記モータケースの一端に固定されていることを特徴とする請求項10から請求項37のいずれか一項に記載の機械試験機。
  39.  ねじり試験機であることを特徴とする請求項26から請求項38のいずれか一項に記載の機械試験機。
  40.  前記サーボモータの出力が10kW以上であることを特徴とする請求項26から請求項39のいずれか一項に記載の機械試験機。
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