(57)【要約】  ワークの一端が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、ワークの他端が取り付けられ、回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、第１駆動軸を支持すると共に第１駆動軸を回転駆動してワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、回転軸を中心に回転自在に荷重付与部を支持する少なくとも一つの第１軸受と、第１駆動軸及び荷重付与部を同位相で回転駆動する回転駆動部と、ねじり荷重を検出するトルクセンサと、を備える。荷重付与部が、第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームを備え、軸部においてフレームが第１軸受により支持されると共に第１駆動軸を支持し、トルクセンサが第１駆動軸の軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に部分のねじり荷重を検出するように構成される。
2012141170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの一端が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、
前記ワークの他端が取り付けられ、前記回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、
前記第１駆動軸を支持すると共に該第１駆動軸を回転駆動して前記ワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、
前記回転軸を中心に回転自在に前記荷重付与部を支持する少なくとも一つの第１軸受と、
前記第１駆動軸及び前記荷重付与部を同位相で回転駆動する回転駆動部と、
前記ねじり荷重を検出するトルクセンサと、
を備え、
前記回転駆動部により、前記第１及び前記第２駆動軸を介して前記ワークを回転させると共に、前記荷重付与部により、前記第１駆動軸と前記第２駆動軸の回転に位相差を与えることで、前記ワークに荷重を与えるように構成されており、
前記荷重付与部が、前記第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームを備え、前記軸部において前記フレームが前記第１軸受により支持されると共に前記第１駆動軸を支持し、前記トルクセンサが、前記第１駆動軸の前記軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に該部分のねじり荷重を検出するように構成されたことを特徴とする回転ねじり試験機。
【請求項２】
前記軸部が、軸方向に離間して配置された、前記第１駆動軸を回転自在に支持する一対の第２軸受を備え、
前記トルクセンサが、前記一対の第２軸受の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項３】
前記荷重付与部が、第１駆動軸を駆動する電気モータと、該電気モータの駆動量を検出する駆動量検出手段とを備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項４】
前記回転ねじり試験機が、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記電気モータに駆動電力を供給する駆動電力供給部と、
前記駆動電力供給部から前記電気モータへ駆動電力を伝送する駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記トルクセンサが出力するトルク信号を処理するトルク信号処理部と
前記トルクセンサから前記トルク信号処理部へトルク信号を伝送するトルク信号伝送路と、を備え、
前記駆動電力伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配置され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動電力伝送路と、
前記外部駆動電力伝送路と前記内部駆動電力伝送路とを接続する第１スリップリング部と、を備え、
前記トルク信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部トルク信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部トルク信号伝送路と、
前記外部トルク信号伝送路と前記内部トルク信号伝送路とを接続する第２スリップリング部と、を備え、
前記第２スリップリング部が前記第１スリップリング部から離隔して配置された
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項５】
前記第１スリップリング部と前記第２スリップリング部との間に少なくとも一つの前記第１軸受が配置されることを特徴とする請求項４に記載の回転ねじり試験機。
【請求項６】
前記第１駆動軸の前記軸部内に配置される部分には、外径が細く形成された狭窄部が設けられ、
前記トルクセンサが、前記ねじり荷重を検出するように前記狭窄部に貼りつけられたひずみゲージを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項７】
前記軸部が、前記狭窄部から軸方向に延びる溝部を有し、
前記内部トルク信号伝送路が、前記狭窄部から前記溝部に通されて、前記第２スリップリング部の環状電極に接続されている
ことを特徴とする請求項６に記載の回転ねじり試験機。
【請求項８】
前記駆動量検出手段の出力する信号を前記駆動電力供給部へ伝送する駆動量信号伝送路を備え、
前記駆動量信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動量信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動量信号伝送路と、
前記第１スリップリング部から離隔して配置された、前記外部駆動量信号伝送路と前記内部駆動量信号伝送路とを接続する第３スリップリング部と、を備る
ことを特徴とする請求項７に記載の回転ねじり試験機。
【請求項９】
前記荷重付与部の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記回転数検出手段と前記第１スリップリング部との間に前記第１軸受が少なくとも一つ配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１０】
前記回転駆動部が、第２モータと、該第２モータの駆動力を前記荷重付与部及び前記第２駆動軸に伝達して同位相で回転させる駆動力伝達部を備え、該駆動力伝達部が、
前記第２モータの駆動力を前記第２駆動軸に伝達する第１駆動力伝達部と、
前記第２モータの駆動力を前記荷重付与部に伝達する第２駆動力伝達部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１１】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１２】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構を備え、
前記第１駆動力伝達部が、
前記回転軸と平行に配置された、前記第２モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に同軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記荷重付与部に同軸に固定された第１従動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記第１従動プーリーとに掛け渡された第１無端ベルトと、を備え、
前記第２駆動力伝達部が、
前記第３駆動軸に同軸に連結された第４駆動軸と、
前記第４駆動軸に固定された第２駆動プーリーと、
前記第１駆動軸に固定された第２従動プーリーと、
前記第２駆動プーリーと前記第２従動プーリーとに掛け渡された第２無端ベルトと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１３】
前記荷重付与部のフレームの外周部に前記第１従動プーリーが形成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１４】
前記荷重付与部内に配置された減速機を備え、
前記第１従動プーリーが、前記減速機が取り付けられた減速機固定板に固定されている
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１５】
前記第１駆動軸と前記荷重付与部のフレームとが同軸且つ一体に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１６】
前記荷重付与部のフレームが、外周面が前記回転軸と同軸の円柱状に形成された円柱部を有し、
前記回転ねじり試験機が、
前記回転軸と平行に配置され、前記第２モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記フレームの円柱部とに巻き掛けられたタイミングベルトと、を備える
ことを特徴とする請求項１５に記載の回転ねじり試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを回転させながらワークに回転方向のねじりを与える回転ねじり試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のクラッチやプロペラシャフト等の動力伝達部品は、高速に回転した状態で回転軸の周りに大きな変動トルクを受ける。このような部品の耐疲労性を正確に評価するために、供試体を回転させながら、供試体の回転軸の周りにトルク（ねじり荷重）を与える回転ねじり試験が行われている。【０００３】
特許文献１には、供試体１１にトルクを加える油圧アクチュエータ５２と、油圧アクチュエータ５２及び供試体１１を同期回転させる交流モータ５８を備えた回転ねじり試験機が開示されている。交流モータは５８、油圧アクチュエータ５２の本体を回転させると共に、供試体１１の出力軸も油圧アクチュエータ５２の本体と同じ速度で同軸に回転させる。供試体１１の入力軸には油圧アクチュエータ５２の出力軸が連結されており、交流モータ５８及び油圧アクチュエータ５２を駆動することにより、供試体１１を回転させながら供試体１１にトルクを加えることができるようになっている。供試体１１に加えられるトルクは、出力軸４６と供試体１１との間に設けられたトルク検出器４７によって計測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２５５４９号公報
【発明の概要】
【０００５】
特許文献１の試験機においては、供試体１１や供試体１１を取り付ける為の取付フランジが、トルク検出器４７を介して試験機に支持される構成となっている。その為、トルク検出器４７には、計測対象であるねじり荷重の他に、供試体１１や取付フランジの重力や遠心力によって生じる曲げ荷重も加わる為、試験中に供試体１１に加わるトルクを十分に正確に計測することができなかった。
【０００６】
本発明の実施形態によれば、ワークの一端が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、ワークの他端が取り付けられ、回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、第１駆動軸を支持すると共に第１駆動軸を回転駆動してワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、回転軸を中心に回転自在に荷重付与部を支持する少なくとも一つの第１軸受と、第１駆動軸及び荷重付与部を同位相で回転駆動する回転駆動部と、ねじり荷重を検出するトルクセンサと、を備え、回転駆動部により、第１及び第２駆動軸を介してワークを回転させると共に、荷重付与部により、第１駆動軸と第２駆動軸の回転に位相差を与えることで、ワークに荷重を与えるように構成されており、荷重付与部が、第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームを備え、軸部においてフレームが第１軸受により支持されると共に第１駆動軸を支持し、トルクセンサが第１駆動軸の軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に部分のねじり荷重を検出するように構成された回転ねじり試験機が提供される。
【０００７】
この構成によれば、第１駆動軸においてトルクセンサによりねじり荷重が検出される部分は、フレームの軸部及び第１軸受によって支持されている為、曲げに対する剛性が高く、その為、第１駆動軸に取り付けられるワークの重力や遠心力等によって生じる曲げ荷重によるトルクセンサの検出誤差が低く抑えられ、ねじり荷重の高精度な計測が可能になる。
【０００８】
軸部が、軸方向に離間して配置された、第１駆動軸を回転自在に支持する一対の第２軸受を備え、トルクセンサが、一対の第２軸受の間に配置された構成としてもよい。
【０００９】
この構成によれば、第１駆動軸に加えられた曲げ荷重は、一対の第２軸受によって受けられる為、第１駆動軸の第２軸受間に配置された部分には曲げ荷重がほとんど伝達されず、曲げ荷重がトルクセンサの検出結果に影響を受けることが防止される。また、この構成によれば、供試体側だけではなく、荷重付与部側で発生する曲げ荷重の影響も抑制される。
【００１０】
荷重付与部が、第１駆動軸を駆動する電気モータと、電気モータの駆動量を検出する駆動量検出手段とを備える構成としてもよい。
【００１１】
回転ねじり試験機が、荷重付与部の外部に配置された、電気モータに駆動電力を供給する駆動電力供給部と、駆動電力供給部から電気モータへ駆動電力を伝送する駆動電力伝送路と、荷重付与部の外部に配置された、トルクセンサが出力するトルク信号を処理するトルク信号処理部と、トルクセンサからトルク信号処理部へトルク信号を伝送するトルク信号伝送路と、を備え、駆動電力伝送路が、荷重付与部の外部に配置された外部駆動電力伝送路と、荷重付与部の内部に配置され、荷重付与部と共に回転する内部駆動電力伝送路と、外部駆動電力伝送路と内部駆動電力伝送路とを接続する第１スリップリング部と、を備え、トルク信号伝送路が、荷重付与部の外部に配置された外部トルク信号伝送路と、荷重付与部の内部に配線され、荷重付与部と共に回転する内部トルク信号伝送路と、外部トルク信号伝送路と内部トルク信号伝送路とを接続する第２スリップリング部と、を備え、第２スリップリング部が第１スリップリング部から離隔して配置された構成としてもよい。
【００１２】
この構成によれば、回転中の電気モータに対して駆動電流を供給することが可能になり、電気モータに電気モータを使用した回転ねじり試験機が実現する。電気モータに電気モータを採用することにより、広い設置スペースを必要とする油圧供給装置が不要になり、煩わしい油圧システムのメンテナンスから解放される。また、作動油の漏出が解消されるため、良好な作業環境の維持が可能になる。更に、別のスリップリングを使用して、駆動電力伝送路とトルク信号伝送路とを完全に分離することにより、大電流が流れる駆動電力伝送路から微弱信号が流れるトルク信号伝送路への電磁的干渉が軽減され、ねじり荷重の検出精度の低下が抑制される。
【００１３】
第１スリップリング部と第２スリップリング部との間に少なくとも一つの第１軸受が配置される構成としてもよい。
【００１４】
この構成によれば、大電流が流れる第１スリップリング部で生じる電磁ノイズが、第１軸受によって遮蔽されるため、第２スリップリング部を介してトルク信号伝送路に混入し難くなり、ねじり荷重の検出精度の低下が防止される。
【００１５】
第１駆動軸の軸部内に配置される部分には、外径が細く形成された狭窄部が設けられ、トルクセンサが、ねじり荷重を検出するように狭窄部に貼り付けられたひずみゲージを備えた構成としてもよい。
【００１６】
この構成によれば、第２駆動軸に直接ひずみゲージを貼り付ける簡単な構造により、コンパクトなトルクセンサが実現する。また、ひずみゲージを狭窄部に貼り付ける構成により、軸部と干渉することなく軸部内にトルクセンサを収容することが可能になる。
更に、狭窄部にひずみゲージを貼り付ける構成により、検出感度の高いトルクセンサが実現する。
【００１７】
軸部が、狭窄部から軸方向に延びる溝部を有し、内部トルク信号伝送路が、狭窄部から溝部に通されて、第２スリップリング部の環状電極に接続されている構成としてもよい。
【００１８】
この構成によれば、トルクセンサの作製及び設置を容易に行うことができる。
【００１９】
駆動量検出手段の出力する信号を駆動電力供給部へ伝送する駆動量信号伝送路を備え、駆動量信号伝送路が、荷重付与部の外部に配置された外部駆動量信号伝送路と、荷重付与部の内部に配線され、荷重付与部と共に回転する内部駆動量信号伝送路と、第１スリップリング部から離隔して配置された、外部駆動量信号伝送路と内部駆動量信号伝送路とを接続する第３スリップリング部と、を備る構成としてもよい。
【００２０】
この構成によれば、駆動電力伝送路と駆動量信号伝送路との電磁的干渉が抑制され、駆動量の検出精度の低下が防止される。
【００２１】
荷重付与部の回転数を検出する回転数検出手段を備え、回転数検出手段と第１スリップリング部との間に第１軸受が少なくとも一つ配置されている構成としてもよい。
【００２２】
回転駆動部が、第２モータと、第２モータの駆動力を荷重付与部及び第２駆動軸に伝達して同位相で回転させる駆動力伝達部を備え、駆動力伝達部が、第２モータの駆動力を第２駆動軸に伝達する第１駆動力伝達部と、第２モータの駆動力を荷重付与部に伝達する第２駆動力伝達部と、を備えた構成としてもよい。
【００２３】
第１及び第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備える構成としてもよい。
【００２４】
第１及び第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構を備え、第１駆動力伝達部が、    回転軸と平行に配置された、第２モータにより駆動される第３駆動軸と、第３駆動軸に同軸に固定された第１駆動プーリーと、荷重付与部に同軸に固定された第１従動プーリーと、第１駆動プーリーと第１従動プーリーとに掛け渡された第１無端ベルトと、を備え、第２駆動力伝達部が、第３駆動軸に同軸に連結された第４駆動軸と、第４駆動軸に固定された第２駆動プーリーと、第１駆動軸に固定された第２従動プーリーと、第２駆動プーリーと第２従動プーリーとに掛け渡された第２無端ベルトと、を備える構成としてもよい。
【００２５】
荷重付与部のフレームの外周部に第１従動プーリーが形成されている構成としてもよい。
【００２６】
この構成によれば、例えばフレームの一端に第１従動プーリーを取り付ける一般的な構成と比べて、コンパクトな装置が実現する。  
【００２７】
荷重付与部内に配置された減速機を備え、第１従動プーリーが、減速機が取り付けられた減速機固定板に固定されている構成としてもよい。
【００２８】
この構成によれば、大きな変動荷重を受ける減速機と第１従動プーリーとが高い剛性で結合するため、試験中の荷重付与部の変形が少なく、ねじり荷重を高精度で与えることが可能になる。
【００２９】
第１駆動軸と荷重付与部のフレームとが同軸且つ一体に接続されている構成としてもよい。
【００３０】
この構成によれば、第１駆動軸と荷重付与部とを、共通の動力伝達機構を使用して駆動することが可能になり、簡単な構成のねじり回転装置が実現する。  
【００３１】
荷重付与部のフレームが、外周面が回転軸と同軸の円柱状に形成された円柱部を有し、回転ねじり試験機が、回転軸と平行に配置され、第２モータにより駆動される第３駆動軸と、第３駆動軸に固定された第１駆動プーリーと、第１駆動プーリーとフレームの円柱部とに巻き掛けられたタイミングベルトと、を備える構成としてもよい。
【００３２】
この構成によれば、荷重付与部のフレームの一部を従動プーリーとして使用することで、部品点数が少なく、コンパクトな構成の回転ねじり試験機が実現する。  
【００３３】
上記の回転ねじり試験機は、トルクセンサの検出結果に基づいて、ワークを回転させながらワークに回転方向のねじりを加えたときのワークの挙動を測定する回転ねじり試験機であってもよい。
【００３４】
本発明の実施形態の構成によれば、ねじり荷重を高精度に計測可能な回転ねじり試験機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験機１の側面図である。
【図２】図２は回転ねじり試験機１の荷重付与部１００付近の縦断面図である。
【図３】図３は回転ねじり試験機１の制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験機２００の平面図である。
【図５】図５は本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験機２００の側面図である。
【図６】図６は回転ねじり試験機２００の荷重付与部１１００付近の縦断面図である。
【図７】図７は回転ねじり試験機２００が実行する処理を示すフローチャートである。
【図８】図８は捻り動作処理Ｓ１００の詳細を示すフローチャートである。
【図９】図９は動的捻り動作処理Ｓ１００の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は捻り動作処理Ｓ１００において供試体に印加されるトルクの時間変化の例を示すグラフである。
【図１１】図１１は捻り動作処理Ｓ１００において供試体に印加されるトルクの時間変化の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態に係る回転ねじり試験機について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転ねじり試験機１の側面図である。回転ねじり試験機１は、自動車用クラッチを供試体Ｔ１として回転ねじり試験を行う装置であり、供試体Ｔ１を回転させながら供試体Ｔ１の入力軸と出力軸（例えば、クラッチカバーとクラッチディスク）との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。回転ねじり試験機１は、回転ねじり試験機１の各部を支持する架台１０と、供試体Ｔ１と共に回転しながら供試体Ｔ１に所定のトルクを加える荷重付与部１００と、荷重付与部１００を回転自在に支持する軸受部２０、３０及び４０と、荷重付与部１００の内外を電気的に接続するスリップリング部５０及び６０と、荷重付与部１００の回転数を検出するロータリーエンコーダ７０と、荷重付与部１００を設定された回転方向及び回転数で回転駆動するインバータモータ８０、駆動プーリー９１及び駆動ベルト（タイミングベルト）９２を備えている。
【００３８】
架台１０は、上下に水平に並べて配置された下段ベース板１１及び上段ベース板１２と、下段ベース板１１と上段１２を連結する複数の垂直な支持壁１３を有している。下段ベース板１１の下面には複数の防振マウント１５が取り付けられており、架台１０は防振マウント１５を介して平坦な床Ｆ上に配置されている。下段ベース板１１の上面にはインバータモータ８０が固定されている。また、上段ベース板１２の上面には、軸受部２０、３０、４０及びロータリーエンコーダ７０が取り付けられている。
【００３９】
図２は、回転ねじり試験機１の荷重付与部１００付近の縦断面図である。荷重付与部１００は、段付き筒状のケーシング１００ａと、ケーシング１００ａ内に取り付けられたサーボモータ１５０、減速機１６０及び連結軸１７０と、トルクセンサ１７２を備えている。ケーシング１００ａは、サーボモータ１５０が収容されたモータ収容部（胴部）１１０と、軸受部２０に回転自在に支持された軸部１２０と、軸受部３０に回転自在に支持された軸部１３０と、スリップリング部５０（図１）のスリップリング５１が取り付けられた軸部１４０を備えている。モータ収容部１１０と軸部１２０、１３０及び１４０は、それぞれ中空部を有する略円筒状（若しくは、直径が軸方向で階段状に変化する段付き円筒状）の部材である。モータ収容部１１０は、中空部にサーボモータ１５０を収容する最も外径の大きな部材である。モータ収容部１１０の供試体Ｔ１側の一端（図２における右端）には軸部１２０が接続され、他端には軸部１３０が接続されている。また、軸部１３０におけるモータ収容部１１０と反対側の端部には、軸部１４０が接続されている。軸部１４０は、先端部（図１における左端部）にて軸受部４０により回転自在に支持されている。
【００４０】
サーボモータ１５０は、複数の固定ボルト１１１によってモータ収容部１１０に固定されている。サーボモータ１５０の駆動軸１５２は、カップリング１５４を介して、減速機１６０の入力軸に連結されている。また、減速機１６０の出力軸には連結軸１７０が接続されている。なお、減速機１６０は、取付フランジ１６２を備えており、取付フランジ１６２をモータ収容部１１０と軸部１２０との間に挟み込んだ状態で、図示しないボルトによりモータ収容部１１０と軸部１２０とを締め付けることで、ケーシング１００ａに固定されている。
【００４１】
軸部１２０は、略段付き円筒状の部材であり、モータ収容部１１０側に外径の大きなプーリー部１２１を有し、供試体Ｔ１側に軸受部２０により回転自在に支持される主軸部１２２を有する。図１に示すように、プーリー部１２１の外周面と、インバータモータ８０の駆動軸８１に取り付けられた駆動プーリー９１とには、駆動ベルト９２が掛け渡されており、インバータモータ８０の駆動力が駆動ベルト９２によってプーリー部１２１に伝達され、荷重付与部１００が回転するようになっている。また、プーリー部１２１内には、減速機１６０と連結軸１７０との連結部が収容される。この連結部を収容するために外径を太くする必要のある箇所をプーリーとして利用することで、部品点数を増やさずに、コンパクトな装置構造が実現されている。
【００４２】
軸部１２０の主軸部１２２の先端（図２における右端）には、トルクセンサ１７２が取り付けられている。また、トルクセンサ１７２の一面（図２における右側面）は、供試体Ｔ１の入力軸（クラッチカバー）を取り付ける座面となっており、トルクセンサ１７２によって供試体Ｔ１に加えられるトルクが検出される。
【００４３】
軸部１２０の主軸部１２２の内周面には、軸方向両端付近に軸受１２３、１２４が設けられている。連結軸１７０は、軸受１２３、１２４により、軸部１２０内を回転自在に支持されている。連結軸１７０の先端（図２における右端）は、トルクセンサ１７２を貫通して、外部へ突出している。トルクセンサ１７２から突出した部分は、供試体Ｔ１の出力軸であるクラッチディスク（クラッチハブ）の軸穴に差し込まれて固定される。すなわち、サーボモータ１５０により、荷重付与部１００のケーシング１００ａに対して連結軸１７０を回転駆動させることで、ケーシング１００ａに対して固定された供試体Ｔ１の入力軸（クラッチカバー）と連結軸１７０に固定された供試体Ｔ１の出力軸（クラッチディスク）との間に設定された動的又は静的なトルクを加えることができる。
【００４４】
また、図１に示すように、軸部１３０の端部（図１における左端）付近には、荷重付与部１００の回転数を検出するためのロータリーエンコーダ７０が配置されている。
【００４５】
軸部１４０の軸方向中央部には、スリップリング部５０のスリップリング５１が取り付けられている。スリップリング５１には、サーボモータ１５０に駆動電流を供給する動力線１５０Ｗ（図２）が接続されている。サーボモータ１５０から延びる動力線１５０Ｗは、軸部１３０及び軸部１４０に形成された中空部を通ってスリップリング５１に接続されている。
【００４６】
スリップリング部５０は、スリップリング５１、ブラシ固定具５２及び４つのブラシ５３を備えている。上述のように、スリップリング５１は、荷重付与部１００の軸部１４０に取り付けられている。また、ブラシ５３は、ブラシ固定具５２により軸受部４０に固定されている。スリップリング５１は、軸方向に等間隔に配置された４つの電極環５１ｒを有しており、各電極環５１ｒと対向してブラシ５３が配置されている。各電極環５１ｒにはサーボモータ１５０の各動力線１５０Ｗが接続され、各ブラシ５３の端子はサーボモータ駆動ユニット３３０（後述）と接続されている。すなわち、サーボモータ１５０の各動力線１５０Ｗは、スリップリング部５０を介して、サーボモータ駆動ユニット３３０に接続されている。スリップリング部５０は、サーボモータ駆動ユニット３３０が供給するサーボモータ１５０の駆動電流を、回転する荷重付与部１００の内部へ導入する。
【００４７】
また、軸部１４０の先端（図１における左端）には、スリップリング部６０のスリップリング（不図示）が取り付けられている。スリップリング部６０のスリップリングには、サーボモータ１５０から延びる通信線１５０Ｗ´（図２）が接続されており、例えばサーボモータ１５０に内蔵された内蔵ロータリーエンコーダ（不図示）の信号がスリップリング部６０を介して外部に出力される。スリップリングに大容量モータの駆動電流等の大電流を流すと、放電により大きな電磁ノイズが発生し易い。また、スリップリングは十分に遮蔽されていないため、電磁ノイズの干渉を受け易い。上記のように、微弱電流が流れる通信線１５０Ｗ´と、大電流が流れる動力線１５０Ｗとを、一定の距離を空けて配置された別々のスリップリングを使用して外部配線に接続する構成により、通信用信号へのノイズの混入が有効に防止される。また、本実施形態では、スリップリング部６０は、軸受部４０のスリップリング部５０側とは反対側の面に設けられている。この構成により、軸受部４０によって、スリップリング部５０で発生する電磁ノイズからスリップリング部６０を遮蔽する効果も得られる。
【００４８】
次に、回転ねじり試験機１の制御システムについて説明する。図３は、回転ねじり試験機１の制御システムの概略構成を示すブロック図である。回転ねじり試験機１は、回転ねじり試験機１の全体を制御する制御ユニット３１０と、試験条件を設定するための設定ユニット３７０と、設定された試験条件（供試体に加えるトルク波形やねじれ角の波形等）に基づいてサーボモータ１５０の駆動量の波形を計算して制御ユニット３１０へ出力する波形生成ユニット３２０と、制御ユニット３１０の制御に基づいてサーボモータ１５０の駆動電流を生成するサーボモータ駆動ユニット３３０と、制御ユニット３１０の制御に基づいてインバータモータ８０の駆動電流を生成するインバータモータ駆動ユニット３４０と、トルクセンサ１７２の信号に基づいて供試体に加えられているトルクを計算するトルク計測ユニット３５０と、ロータリーエンコーダ７０の信号に基づいて荷重付与部１００の回転数を計算する回転数計測ユニット３６０を備えている。
【００４９】
設定ユニット３７０は、図示しないタッチパネル等のユーザ入力インタフェース、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の可換型記録メディア読取装置、ＧＰＩＢ（General Purpose Interface Bus）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の外部入力インタフェース及びネットワークインタフェースを備えている。設定ユニット３７０は、ユーザ入力インタフェースを介して受け付けたユーザ入力、可換型記録メディアから読み取ったデータ、外部入力インタフェースを介して外部機器（例えばファンクションジェネレータ）から入力されたデータ、及び／又はネットワークインタフェースを介してサーバから取得したデータに基づいて、試験条件の設定を行う。なお、本実施形態の回転ねじり試験機１は、供試体Ｔ１に与えるねじれを、供試体Ｔ１に加えられるねじれ角（すなわち、サーボモータ１５０に内蔵された内蔵ロータリーエンコーダにより検出されるサーボモータ１５０の駆動量）に基づいて制御する変位制御と、供試体Ｔ１に加えられる（すなわち、トルクセンサ１７２によって検出される）トルクに基づいて制御するトルク制御との２つの制御方式に対応しており、いずれの制御方式により制御を行うかを設定ユニット３７０により設定することができる。
【００５０】
制御ユニット３１０は、設定ユニット３７０から取得した供試体Ｔ１の回転速度の設定値に基づいて、インバータモータ駆動ユニット３４０にインバータモータ８０の回転駆動を指令する。また、制御ユニット３１０は、波形生成ユニット３２０から取得したサーボモータ１５０の駆動量の波形データに基づいて、サーボモータ駆動ユニット３３０にサーボモータ１５０の駆動を指令する。
【００５１】
図３に示すように、トルクセンサ１７２の信号に基づいてトルク計測ユニット３５０が算出したトルクの計測値は、制御ユニット３１０及び波形生成ユニット３２０へ送られる。また、サーボモータ１５０に内蔵された内蔵ロータリーエンコーダの信号は、制御ユニット３１０、波形生成ユニット３２０及びサーボモータ駆動ユニット３３０へ送られる。波形生成ユニット３２０は、サーボモータ１５０の駆動軸１５２の回転角を検出する内蔵ロータリーエンコーダの信号からサーボモータ１５０の回転数の計測値を計算する。波形生成ユニット３２０は、トルク制御の場合にはトルク（変位制御の場合にはサーボモータ１５０の駆動量）の設定値と計測値とを比較して、両者が一致するように制御ユニット３１０へ送るサーボモータ１５０の駆動量の設定値をフィードバック制御する。
【００５２】
また、ロータリーエンコーダ７０の信号に基づいて回転数計測ユニット３６０が算出した荷重付与部１００の回転数の計測値は、制御ユニット３１０へ送られる。制御ユニット３１０は、荷重付与部１００の回転数の設定値と計測値とを比較して、両者が一致するようにインバータモータ８０へ送る駆動電流の周波数をフィードバック制御する。
【００５３】
また、サーボモータ駆動ユニット３３０は、サーボモータ１５０の駆動量の目標値と、内蔵ロータリーエンコーダによって検出された駆動量とを比較して、駆動量が目標値に近づくようにサーボモータ１５０へ送る駆動電流をフィードバック制御する。
【００５４】
また、制御ユニット３１０は、試験データを保存するための図示しないハードディスク装置を備えており、供試体Ｔ１の回転速度、供試体Ｔ１に加えられたねじれ角（サーボモータ１５０の回転角）及びねじり荷重の各計測値のデータをハードディスク装置に記録する。各計測値の時間変化が、試験開始から終了までの全期間にわたって記録される。以上に説明した第１実施形態の構成により、自動車用クラッチを供試体Ｔ１とした回転ねじり試験が行われる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験機１０００について説明する。回転ねじり試験機１０００は、自動車用プロペラシャフトを供試体Ｔ２として回転ねじり試験を行う装置であり、プロペラシャフトを回転させながらプロペラシャフトの入力軸と出力軸との間に設定された固定又は変動トルクを加えることができる。図４は回転ねじり試験機１０００の平面図であり、図５は回転ねじり試験機１０００の側面図（図４において下側から上側を見た図）である。また、図６は後述する荷重付与部１１００付近の縦断面図である。なお、回転ねじり試験機１０００の制御システムは、図３に示す第１実施形態と同じ概略構成を有している。
【００５６】
図４に示すように、回転ねじり試験機１０００は、回転ねじり試験機１０００の各部を支持する４つのベース１０１１、１０１２、１０１３及び１０１４と、供試体Ｔ２と共に回転しながら供試体Ｔ２の両端間に所定のトルクを加える荷重付与部１１００と、荷重付与部１１００を回転自在に支持する軸受部１０２０、１０３０及び１０４０と、荷重付与部１１００の内外の配線を電気的に接続するスリップリング部１０５０、１０６０及び１４００と、荷重付与部１１００の回転数を検出するロータリーエンコーダ１０７０と、荷重付与部１１００及び供試体Ｔ２の一端（図４における右端）を設定された回転方向及び回転数で回転駆動するインバータモータ１０８０と、インバータモータ１０８０の駆動力を荷重付与部１１００に伝達する駆動力伝達部１１９０（駆動プーリー１１９１、駆動ベルト（タイミングベルト）１１９２及び従動プーリー１１９３）と、インバータモータ１０８０の駆動力を供試体Ｔ２の一端に伝達する駆動力伝達部１２００を備えている。駆動力伝達部１２００は、軸受部１２１０、駆動軸１２１２、中継軸１２２０、軸受部１２３０、駆動軸１２３２、駆動プーリー１２３４、軸受部１２４０、駆動軸１２４２、従動プーリー１２４４、駆動ベルト（タイミングベルト）１２５０及びワーク取付部１２８０を備えている。
【００５７】
なお、回転ねじり試験機１０００における軸受部１０２０、１０３０、１０４０、スリップリング部１０５０、スリップリング部１０６０、ロータリーエンコーダ１０７０、インバータモータ１０８０及び駆動プーリー１０９１は、それぞれ第１実施形態の回転ねじり試験機１における軸受部２０、３０、４０、スリップリング部５０、スリップリング部６０、ロータリーエンコーダ７０、インバータモータ８０、及び駆動プーリー９１と同様に構成されている。また、荷重付与部１１００は、後述する軸部１１２０、連結軸１１７０、ワーク取付部１１８０及びスリップリング部１４００を除き、第１実施形態の荷重付与部１００と同一の構成を有している。また、駆動ベルト１１９２は、従動側で従動プーリー１１９３に掛けられている点で第１実施形態の駆動ベルト９２の構成と異なるが、その他の構成は駆動ベルト９２と同じものである。以下の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の構成に対して同一又は類似の符号を用いて詳しい説明を省略し、第１実施形態との構成上の相違点を中心に説明する。
【００５８】
４つのベース１０１１、１０１２、１０１３及び１０１４は、それぞれ同一の平坦な床Ｆ上に配置され、固定ボルト（不図示）によって固定されている。ベース１０１１上には、インバータモータ１０８０及び軸受部１２１０が固定されている。ベース１０１２上には、荷重付与部１１００を支持する軸受部１０２０、１０３０及び１０４０と、スリップリング部１４００の支持フレーム１４０２が固定されている。また、ベース１０１３には軸受部１２３０が固定され、ベース１０１４には軸受部１２４０が固定されている。ベース１０１３及び１０１４は、それぞれ固定ボルトを緩めることで、供試体Ｔ１の長さに応じて、軸受部１２３０又は１２４０の軸方向に移動可能になっている。
【００５９】
荷重付与部１１００の連結軸１１７０は、軸部１１２０の先端（図６における右端）から外部へ突出しており、連結軸１１７０の先端（図６における右端）にはワーク取付部（フランジ継手）１１８０が固定されている。連結軸１１７０の軸部１１２０から突出した部分の軸方向中央部には、複数の電極環を有するスリップリング１４０１が取り付けられている。
【００６０】
また、図６に示すように、連結軸１１７０の軸部１１２０内に収容された部分には、外径が細く形成された環状の狭窄部１１７２が形成されており、狭窄部１１７２の周面にはひずみゲージ１１７４が貼り付けられている。また、連結軸１１７０は、中心軸上を貫通する図示しない中空部を有する筒状部材であり、狭窄部１１７２には中空部に連絡する図示しない挿通孔が形成されている。ひずみゲージ１１７４のリード（不図示）は、連結軸１１７０に形成された上記の挿通孔及び中空部に通され、スリップリング１４０１の各電極環に接続されている。なお、中空部及び挿通孔に替えて、連結軸１１７０の周面に狭窄部１１７２からスリップリング１４０１まで延びる配線溝を設けて、ひずみゲージ１１７４のリードを配線溝に通してスリップリング１４０１まで配線する構成としてもよい。
【００６１】
スリップリング１４０１の下部には、支持フレーム１４０２上に固定されたブラシ部１４０３が配置されている。ブラシ部１４０３は、スリップリング１４０１の各電極環とそれぞれ接触するように対向して配置された複数のブラシを備えている。各ブラシの端子は図示しないワイヤによりトルク計測ユニット１３５０（後述）に接続されている。
【００６２】
次に、駆動力伝達部１２００（図４）の構成を説明する。軸受部１２１０、１２３０及び１２４０は、駆動軸１２１２、１２３２及び１２４２をそれぞれ回転自在に支持している。駆動軸１２１２の一端（図４における左端）は、駆動プーリー１１９１を介して、インバータモータ１０８０の駆動軸に連結されている。また、駆動軸１２３２の一端（図４における左端）は、中継軸１２２０を介して駆動軸１２１２の他端（図４における右端）に連結されている。駆動軸１２３２の他端（図４における右端）には駆動プーリー１２３４が、駆動軸１２４２の一端（図４における右端）には従動プーリー１２４４が、それぞれ取り付けられている。駆動プーリー１２３４と従動プーリー１２４４には、駆動ベルト１２５０が掛け渡されている。また、駆動軸１２４２の他端（図４における左端）には、供試体Ｔ２の一端を固定するためのワーク取付部（フランジ継手）１２８０が取り付けられている。
【００６３】
インバータモータ１０８０の駆動力は、上述した駆動力伝達部１２００（すなわち、駆動軸１２１２、中継軸１２２０、駆動軸１２３２、駆動プーリー１２３４、駆動ベルト１２５０、従動プーリー１２４４、及び駆動軸１２４２）を介してワーク取付部１２８０に伝達され、設定された回転方向及び回転数でワーク取付部１２８０を回転させる。また同時に、インバータモータ１０８０の駆動力は、駆動力伝達部１１９０（すなわち、駆動プーリー１１９１、駆動ベルト１１９２及び従動プーリー１１９３）を介して荷重付与部１１００に伝達され、荷重付与部１１００とワーク取付部１２８０とを同期して（すなわち、常に同じ回転数及び同じ位相で）回転させる。
【００６４】
次に、本発明の第２実施形態に係る回転ねじり試験機１０００の動作制御について説明する。なお、以下の説明は、第２実施形態の回転ねじり試験機１０００の動作制御の一例であるが、第１実施形態の回転ねじり試験機１においても同様の動作制御が可能である。図７は、回転ねじり試験機１０００が実行する処理を示したフローチャートである。回転ねじり試験機１０００が起動すると、まず各部の初期化処理Ｓ１が行われ、次いで、設定ユニット１３７０にて試験条件の設定が行われる（Ｓ２）。試験条件の設定は、図示しない入力画面上でのユーザ入力により行われる。また、既存の試験条件データをメモリカード等の記録メディア又はネットワークを介してサーバから読み込むことで試験条件の入力を行うこともできる。また、ファンクションジェネレータ等の外部機器から試験条件（例えば試験波形）を入力することもできる。
【００６５】
次に、制御ユニット１３１０により、入力された試験条件の動作モードが「静的ねじり動作」であるか「動的ねじり動作」であるかが判定される（Ｓ３）。「静的ねじり動作」は、ワークを回転させずに静止した状態でねじりを加える動作モードであり、一般的なねじり試験を行う際に適用される。また「動的ねじり動作」は、ワークを回転させた状態でねじりを加える動作モードであり、回転ねじり試験を行う際に適用される。設定された試験条件の動作モードが静的ねじり動作であれば、図８に示す「ねじり動作処理」（Ｓ１００）が実行される。また、設定された試験条件の動作モードが動的ねじり動作であれば、図９に示す「動的ねじり動作処理」（Ｓ２００）が実行される。
【００６６】
ねじり動作処理Ｓ１００（図８）においては、先ず処理Ｓ２において入力された試験トルクの波形をサーボモータ１１５０の駆動量の波形に変換する駆動量波形計算Ｓ１０１が行われる。駆動量波形計算Ｓ１０１は、高速演算処理が可能な波形生成ユニット１３２０により実行される。次に、制御ユニット１３１０は、処理Ｓ１０１にて計算された駆動量波形に基づいて、各時刻に対応する駆動量を指示値とする駆動信号をサーボモータ駆動ユニット１３３０に出力して、サーボモータ１１５０を駆動する（Ｓ１０２）。次に、波形生成ユニット１３２０が、供試体Ｔ２に加えられているトルクの計測値をトルク計測ユニット１３５０から取得する（Ｓ１０３）。次いで、波形生成ユニット１３２０は、処理Ｓ１０３で取得したトルク計測値が設定値に到達しているか否かを判定する（Ｓ１０４）。トルクの計測値が設定値に到達していなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、波形生成ユニット１３２０が駆動量波形をフィードバック補正して（Ｓ１０５）、再び制御ユニット１３１０が新たな駆動量波形に基づいて駆動信号を出力して、サーボモータ１１５０を駆動する（Ｓ１０２）。トルクの計測値が設定値に到達していれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、駆動量波形の最後まで駆動制御が完了したか否かが判定され（Ｓ１０６）、駆動量波形の最後まで制御が完了していなければ、処理Ｓ１０２に戻って駆動制御を継続し、駆動制御が完了していればねじり動作処理Ｓ１００は終了する。
【００６７】
なお、上記は供試体Ｔ１に加えるトルクを制御対象とするトルク制御を行う場合の例であるが、回転ねじり試験機１０００は供試体Ｔ１に与えるねじれ角（変位）を制御対象とする変位制御を行うこともできる。変位制御を行う場合には、駆動量波形計算Ｓ１０１において、試験変位（ねじれ角）の波形をサーボモータ１１５０の駆動量の波形に変換する。また、波形生成ユニット１３２０は、処理Ｓ１０３において、サーボモータ１５０に内蔵された内蔵ロータリーエンコーダの信号から供試体Ｔ１に与えられたねじれ角の計測値を計算し、処理Ｓ１０４において、ねじれ角の計測値が設定値に到達しているか否かを判定する。
【００６８】
また、動的ねじり動作処理Ｓ２００（図９）においては、まず設定された回転数で供試体Ｔ２が回転するようにインバータモータ１０８０を駆動する（Ｓ２０１）。次いで、インバータモータ１０８０によって供試体Ｔ２と共に回転駆動される荷重付与部１１００の回転数の計測値を回転数計測ユニット１３６０から取得する（Ｓ２０２）。次いで、取得した荷重付与部１１００の回転数の計測値が設定値に到達したか否かを判定する（Ｓ２０３）。計測値が設定値に到達していなければ（Ｓ２０３：ＮＯ）、インバータモータ１０８０の駆動電力（周波数）を補正する（Ｓ２０４）。荷重付与部１１００の回転数の計測値が設定値に到達していれば、処理Ｓ２０５へ進む。処理Ｓ２０５では、供試体Ｔ２にプリロード（トルク）Ｌｐを加える試験条件であるか否かが判定される。プリロードＬｐとは、供試体Ｔ２に加えられるトルクの直流成分（静荷重）である。例えば、ブレーキ作動時を模擬した回転ねじり試験であれば、インバータモータ１０８０による回転方向と逆方向（マイナス）のプリロードＬｐが加えられる（図１０）。また、定加速度走行を模擬した回転ねじり試験であれば、インバータモータ１０８０による回転方向と同方向（プラス）のプリロードＬｐが加えられる（図１１）。
【００６９】
プリロードＬｐを加える場合は（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、プリロードＬｐに相当する駆動量を指示値に設定し、供試体Ｔ２にプリロードＬｐのみが加わるようにサーボモータ１１５０を駆動する（Ｓ２０６）。次いで、供試体Ｔ２に加わったトルクの計測値をトルク計測ユニット１３５０から取得し（Ｓ２０７）、プリロードＬｐの設定値に到達しているか否かが判定される（Ｓ２０８）。トルクの計測値がプリロードＬｐの設定値に到達していなければ（Ｓ２０８：ＮＯ）、サーボモータ１１５０の駆動量の指示値を補正して（Ｓ２０９）、補正後の指示値に基づいて再びサーボモータ１１５０を駆動する（Ｓ２０６）。
【００７０】
プリロードＬｐは、インバータモータ１０８０にも負荷を掛けるため、インバータモータ１０８０の回転数を変化させる。そこで、プリロードＬｐを加えた後に、再び荷重付与部１１００の回転数の計測値を取得して（Ｓ２１０）、設定された回転数と一致しているか否かを判定する（Ｓ２１１）。回転数の計測値が設定値と一致していなければ（Ｓ２１１：ＮＯ）、設定値との誤差が解消されるようインバータモータ１０８０の駆動電力の周波数を補正する（Ｓ２１２）。インバータモータ１０８０の駆動電流の周波数を補正して荷重付与部１１００の回転数が変化すると、供試体Ｔ２に加わるトルクが変化する。そこで、再びトルクを検出して（Ｓ２０７）、設定値通りのプリロードＬｐが加えられているか否かを判定する（Ｓ２０８）。
【００７１】
また、Ｓ２１１において取得した荷重付与部１１００の回転数の計測値が設定値と一致していれば（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、このときにインバータモータ１０８０及びサーボモータ１１５０の駆動指令に使用している指示値をメモリに記憶する（Ｓ２１３）。そして、プリロードＬｐを加えたまま、上述のねじり動作処理Ｓ１００に移る。
【００７２】
また、プリロードＬｐを加えない試験条件の場合は（Ｓ２０５：ＮＯ）、そのままねじり動作処理Ｓ１００に移る。
【００７３】
また、プリロードＬｐを加える試験条件の場合、処理Ｓ１０１においては試験トルクを直流成分（静荷重）と交流成分（動荷重）に分離し、交流成分のみに対して駆動量波形計算を行う。そして、処理Ｓ２１２において記憶したプリロードの印加に必要な駆動量に、処理Ｓ１０１において計算した交流成分を与える駆動量を加えた値を、サーボモータ１１５０への指示値とする。インバータモータ１０８０の駆動制御にも、処理Ｓ２１２において記憶した指示値が使用される。
【００７４】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態の構成は、上記に説明したものに限定されず、特許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。
【００７５】
上記の各実施形態においては、サーボモータの駆動力が減速機により増幅されているが、十分な大きさのトルクを出力可能なサーボモータを使用すれば、減速機は使用しなくても良い。減速機を省くことにより、フリクションロスが低減し、また回転ねじり試験機の駆動部の慣性モーメントも低減するため、より高い周波数での反転駆動が可能になる。
【００７６】
また、上記の各実施形態においては、平行に配置された回転軸間の駆動力の伝達にタイミングベルトを使用しているが、他の種類の無端ベルト（例えば平ベルトやＶベルト）を使用してもよい。また、無端ベルト以外の駆動力伝達機構（例えばチェーン機構、ギア機構）を使用してもよい。
【００７７】
また、上記の第２実施形態においては、従動プーリー１１９３が軸受部１０２０に対してワーク取付部１１８０側に配置されている。この構成により、従動プーリー１１９３と１２４４との間隔が短くなり、コンパクトな駆動力伝達部が実現する。また、第２実施形態においては、従動プーリー１２４４が軸受部１２４０に対してワーク取付部１２８０の反対側に配置されているが、従動プーリー１２４４を軸受部１２４０に対してワーク取付部１２８０側に配置してもよい。この構成により、更にコンパクトな駆動力伝達部が実現する。また、従動プーリー１１９３を、軸受部１０２０に対してワーク取付部１１８０の反対側に配置した構成としてもよい。従動プーリー１１９３とワーク取付部１１８０との間に軸受部１０２０を配置することにより、駆動力伝達部１１９０から供試体Ｔ２への回転方向以外の振動ノイズの伝達が防止され、より正確な試験が可能になる。
【００７８】
また、上記の実施形態においては、制御ユニットは、サーボモータ駆動ユニット及びインバータモータ駆動ユニットに、デジタル符号の指令信号を与える構成となっているが、他の形態の指令信号（例えば、アナログ電流信号、アナログ電圧信号、パルス信号）を各駆動ユニットに与える構成としてもよい。また、制御ユニットが各駆動ユニットに異なる形態の指令信号を与える構成としてもよい。
【００７９】
また、上記の実施形態は、サーボモータの駆動軸の回転角（変位）又は供試体に加わるトルクを制御することにより、サーボモータの駆動を制御するものであるが、本発明の実施形態の構成はこれに限定されず、他のパラメータ（例えば、サーボモータの回転速度や供試体のねじれ速度等）を目標値にして制御する構成も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８０】
また、第１実施形態においては、軸受部２０の外側にトルクセンサ１７２が配置されているが、第２実施形態と同様に、連結軸１７０の軸受部２０内に収容された部分に、外径が細く形成された環状の狭窄部を設け、狭窄部の周面にはひずみゲージを貼り付けた構成とし、軸受部２０内にトルクセンサを配置することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１０００      …  回転ねじり試験機
２０、１０２０    …  軸受部
３０、１０３０    …  軸受部
４０、１０４０    …  軸受部
５０、６０、１０５０、１０６０、１４００  …  スリップリング部
７０、１０７０    …  ロータリーエンコーダ
８０、１０８０    …  インバータモータ
１００、１１００  …  荷重付与部
３１０、１３１０  …  制御ユニット
３２０、１３２０  …  波形生成ユニット
３３０、１３３０  …  サーボモータ駆動ユニット
３４０、１３４０  …  インバータモータ駆動ユニット
１２００          …  駆動力伝達部
Ｔ１、Ｔ２        …  供試体
【図１】
2012141170.tif 000003
【図２】
2012141170.tif 000004
【図３】
2012141170.tif 000005
【図４】
2012141170.tif 000006
【図５】
2012141170.tif 000007
【図６】
2012141170.tif 000008
【図７】
2012141170.tif 000009
【図８】
2012141170.tif 000010
【図９】
2012141170.tif 000011
【図１０】
2012141170.tif 000012
【図１１】
2012141170.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月8日(2013.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの一端が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、
前記ワークの他端が取り付けられ、前記回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、
前記第１駆動軸を回転駆動して前記ワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、
前記回転軸を中心に回転自在に前記荷重付与部を支持する第１軸受部を含む少なくとも一つの軸受部と、
前記第２駆動軸及び前記荷重付与部を同位相で回転駆動する第１電気モータを備えた回転駆動部と、
前記ねじり荷重を検出するトルクセンサと、
を備え、
前記回転駆動部により、前記第１及び前記第２駆動軸を介して前記ワークを回転させると共に、前記荷重付与部により、前記第１駆動軸と前記第２駆動軸の回転に位相差を与えることで、前記ワークに荷重を与えるように構成され、
前記荷重付与部が、
第１駆動軸を駆動する第２電気モータと、
前記第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームと、を備え、
前記軸部において前記フレームが前記第１軸受部により支持されると共に前記第１駆動軸を支持し、前記トルクセンサが、前記第１駆動軸の前記軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に該部分のねじり荷重を検出するように構成され、
前記軸部が、軸方向に離間して配置された、前記第１駆動軸を回転自在に支持する一対の第１軸受を備え、
前記トルクセンサが、前記一対の第１軸受の間に配置され、
前記第１駆動軸の前記軸部内に配置される部分には、外径が細く形成された狭窄部が設けられ、
前記トルクセンサが、前記ねじり荷重を検出するように前記狭窄部に貼りつけられたひずみゲージを備えた、回転ねじり試験機。
【請求項２】
前記第１軸受部が、軸方向に離間して配置された、前記軸部を回転自在に支持する一対の第２軸受を備え、
前記トルクセンサが、前記一対の第２軸受の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項３】
前記荷重付与部が、前記第２電気モータの駆動量を検出する駆動量検出手段を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項４】
前記回転ねじり試験機が、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記第２電気モータに駆動電力を供給する駆動電力供給部と、
前記駆動電力供給部から前記第２電気モータへ駆動電力を伝送する駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記トルクセンサが出力するトルク信号を処理するトルク信号処理部と
前記トルクセンサから前記トルク信号処理部へトルク信号を伝送するトルク信号伝送路と、を備え、
前記駆動電力伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配置され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動電力伝送路と、
前記外部駆動電力伝送路と前記内部駆動電力伝送路とを接続する第１スリップリング部と、を備え、
前記トルク信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部トルク信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部トルク信号伝送路と、
前記外部トルク信号伝送路と前記内部トルク信号伝送路とを接続する第２スリップリング部と、を備え、
前記第２スリップリング部が前記第１スリップリング部から離隔して配置された
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項５】
前記第１スリップリング部と前記第２スリップリング部との間に少なくとも一つの前記軸受部が配置されることを特徴とする請求項４に記載の回転ねじり試験機。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記軸部が、前記狭窄部から軸方向に延びる溝部を有し、
前記内部トルク信号伝送路が、前記狭窄部から前記溝部に通されて、前記第２スリップリング部の環状電極に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項８】
前記駆動量検出手段の出力する信号を前記駆動電力供給部へ伝送する駆動量信号伝送路を備え、
前記駆動量信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動量信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動量信号伝送路と、
前記第１スリップリング部から離隔して配置された、前記外部駆動量信号伝送路と前記内部駆動量信号伝送路とを接続する第３スリップリング部と、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の回転ねじり試験機。
【請求項９】
前記荷重付与部の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記回転数検出手段と前記第１スリップリング部との間に前記軸受部が少なくとも一つ配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項（但し、請求項６を除く）に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１０】
前記回転駆動部が、前記第１電気モータの駆動力を前記荷重付与部及び前記第２駆動軸に伝達する駆動力伝達部を備え、該駆動力伝達部が、
前記第１電気モータの駆動力を前記第２駆動軸に伝達する第１駆動力伝達部と、
前記第１電気モータの駆動力を前記荷重付与部に伝達する第２駆動力伝達部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項（但し、請求項６を除く）に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１１】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１２】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構を備え、
前記第１駆動力伝達部が、
前記回転軸と平行に配置された、前記第１電気モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に同軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記荷重付与部に同軸に固定された第１従動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記第１従動プーリーとに掛け渡された第１無端ベルトと、を備え、
前記第２駆動力伝達部が、
前記第３駆動軸に同軸に連結された第４駆動軸と、
前記第４駆動軸に固定された第２駆動プーリーと、
前記第１駆動軸に固定された第２従動プーリーと、
前記第２駆動プーリーと前記第２従動プーリーとに掛け渡された第２無端ベルトと、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１３】
前記荷重付与部のフレームの外周部に前記第１従動プーリーが形成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１４】
前記荷重付与部内に配置された減速機を備え、
前記第１従動プーリーが、前記減速機が取り付けられた減速機固定板に固定されている
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１５】
前記第１駆動軸と前記荷重付与部のフレームとが同軸且つ一体に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項（但し、請求項６を除く）に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１６】
前記荷重付与部のフレームが、外周面が前記回転軸と同軸の円柱状に形成された円柱部を有し、
前記回転ねじり試験機が、
前記回転軸と平行に配置され、前記第１電気モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記フレームの円柱部とに巻き掛けられたタイミングベルトと、を備える
ことを特徴とする請求項１５に記載の回転ねじり試験機。
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月23日(2013.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの一端が取り付けられ、所定の回転軸を中心に回転する第１駆動軸と、
前記ワークの他端が取り付けられ、前記回転軸を中心に回転する第２駆動軸と、
前記第１駆動軸を回転駆動して前記ワークにねじり荷重を与える荷重付与部と、
前記回転軸を中心に回転自在に前記荷重付与部を支持する第１軸受部を含む少なくとも一つの軸受部と、
前記第２駆動軸及び前記荷重付与部を同位相で回転駆動する第１電気モータを備えた回転駆動部と、
前記ねじり荷重を検出するトルクセンサと、
を備え、
前記回転駆動部により、前記第１及び前記第２駆動軸を介して前記ワークを回転させると共に、前記荷重付与部により、前記第１駆動軸と前記第２駆動軸の回転に位相差を与えることで、前記ワークに荷重を与えるように構成され、
前記荷重付与部が、
第１駆動軸を駆動する第２電気モータと、
前記第１駆動軸が差し込まれた円筒状の軸部を有するフレームと、を備え、
前記軸部において前記フレームが前記第１軸受部により支持されると共に前記第１駆動軸を支持し、前記トルクセンサが、前記第１駆動軸の前記軸部に差し込まれた部分に取り付けられると共に該部分のねじり荷重を検出するように構成され、
前記軸部が、軸方向に離間して配置された、前記第１駆動軸を回転自在に支持する一対の第１軸受を備え、
前記トルクセンサが、前記一対の第１軸受の間に配置され、
前記第１駆動軸の前記軸部内に配置される部分には、外径が細く形成された狭窄部が設けられ、
前記トルクセンサが、前記ねじり荷重を検出するように前記狭窄部に貼りつけられたひずみゲージを備えた、回転ねじり試験機。
【請求項２】
前記第１軸受部が、軸方向に離間して配置された、前記軸部を回転自在に支持する一対の第２軸受を備え、
前記トルクセンサが、前記一対の第２軸受の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項３】
前記荷重付与部が、前記第２電気モータの駆動量を検出する駆動量検出手段を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項４】
前記回転ねじり試験機が、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記第２電気モータに駆動電力を供給する駆動電力供給部と、
前記駆動電力供給部から前記第２電気モータへ駆動電力を伝送する駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の外部に配置された、前記トルクセンサが出力するトルク信号を処理するトルク信号処理部と
前記トルクセンサから前記トルク信号処理部へトルク信号を伝送するトルク信号伝送路と、を備え、
前記駆動電力伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動電力伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配置され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動電力伝送路と、
前記外部駆動電力伝送路と前記内部駆動電力伝送路とを接続する第１スリップリング部と、を備え、
前記トルク信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部トルク信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部トルク信号伝送路と、
前記外部トルク信号伝送路と前記内部トルク信号伝送路とを接続する第２スリップリング部と、を備え、
前記第２スリップリング部が前記第１スリップリング部から離隔して配置された
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項５】
前記第１スリップリング部と前記第２スリップリング部との間に少なくとも一つの前記軸受部が配置されることを特徴とする請求項４に記載の回転ねじり試験機。
【請求項６】
前記軸部が、前記狭窄部から軸方向に延びる溝部を有し、
前記内部トルク信号伝送路が、前記狭窄部から前記溝部に通されて、前記第２スリップリング部の環状電極に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項７】
前記駆動量検出手段の出力する信号を前記駆動電力供給部へ伝送する駆動量信号伝送路を備え、
前記駆動量信号伝送路が、
前記荷重付与部の外部に配置された外部駆動量信号伝送路と、
前記荷重付与部の内部に配線され、該荷重付与部と共に回転する内部駆動量信号伝送路と、
前記第１スリップリング部から離隔して配置された、前記外部駆動量信号伝送路と前記内部駆動量信号伝送路とを接続する第３スリップリング部と、を備える
ことを特徴とする請求項６に記載の回転ねじり試験機。
【請求項８】
前記荷重付与部の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記回転数検出手段と前記第１スリップリング部との間に前記軸受部が少なくとも一つ配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項９】
前記回転駆動部が、前記第１電気モータの駆動力を前記荷重付与部及び前記第２駆動軸に伝達する駆動力伝達部を備え、該駆動力伝達部が、
前記第１電気モータの駆動力を前記第２駆動軸に伝達する第１駆動力伝達部と、
前記第１電気モータの駆動力を前記荷重付与部に伝達する第２駆動力伝達部と、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１０】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構、チェーン機構及びギア機構の少なくとも一つを備える、ことを特徴とする請求項９に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１１】
前記第１及び前記第２駆動力伝達部が、それぞれ無端ベルト機構を備え、
前記第１駆動力伝達部が、
前記回転軸と平行に配置された、前記第１電気モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に同軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記荷重付与部に同軸に固定された第１従動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記第１従動プーリーとに掛け渡された第１無端ベルトと、を備え、
前記第２駆動力伝達部が、
前記第３駆動軸に同軸に連結された第４駆動軸と、
前記第４駆動軸に固定された第２駆動プーリーと、
前記第１駆動軸に固定された第２従動プーリーと、
前記第２駆動プーリーと前記第２従動プーリーとに掛け渡された第２無端ベルトと、
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１２】
前記荷重付与部のフレームの外周部に前記第１従動プーリーが形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１３】
前記荷重付与部内に配置された減速機を備え、
前記第１従動プーリーが、前記減速機が取り付けられた減速機固定板に固定されている
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１４】
前記第１駆動軸と前記荷重付与部のフレームとが同軸且つ一体に接続されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の回転ねじり試験機。
【請求項１５】
前記荷重付与部のフレームが、外周面が前記回転軸と同軸の円柱状に形成された円柱部を有し、
前記回転ねじり試験機が、
前記回転軸と平行に配置され、前記第１電気モータにより駆動される第３駆動軸と、
前記第３駆動軸に固定された第１駆動プーリーと、
前記第１駆動プーリーと前記フレームの円柱部とに巻き掛けられたタイミングベルトと、を備える
ことを特徴とする請求項１４に記載の回転ねじり試験機。
【国際調査報告】
2012141170.tif 000014
2012141170.tif 000015
2012141170.tif 000016
2012141170.tif 000017