(57)【要約】【課題】機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行うことが可能な揺動回転試験装置を提供する。【解決手段】供試体２を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置１であって、供試体２が連結される可動治具５０を揺動させるとともに回転させる可動部（スイングアーム１０、スピンドル３０）と、この可動部（スピンドル３０）と可動治具５０との間に設けられ供試体２の抵抗力を計測する抵抗力計測手段（分力センサ５１、トルクセンサ５２）と、可動治具５０と可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材５３と、このロック部材５３を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構５５とを備え、このロック切り換え機構５５はロック部材５３を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構７２、８２を備える。【選択図】図１
2010032417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置であって、
供試体が連結される可動治具体と、
この可動治具体を揺動させるとともに回転させる可動部と、
この可動部と前記可動治具体との間に設けられ前記供試体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、
前記可動治具体と前記可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材と、
このロック部材を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構とを備え、
このロック切り換え機構は前記ロック部材を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構を備えたことを特徴とする揺動回転試験装置。
【請求項２】
前記ロック切り換え機構は、
前記ロック部材を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロックと、
前記ロック部材の外周に螺合する螺旋リングと、
この螺旋リングを前記ガイドブロックに対して回転可能に支持する切り換えリングとを備え、
この切り換えリングの回転に伴って前記ロック部材が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、
前記ディテント機構は前記ロック部材の前記ガイドブロックに対する移動を係止することを特徴とする請求項１に記載の揺動回転試験装置。
【請求項３】
前記ロック切り換え機構は、
前記ロック部材を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロックと、
前記ロック部材の外周に螺合する螺旋リングと、
この螺旋リングをガイドブロックに対して回転可能に支持する切り換えリングとを備え、
この切り換えリングの回転に伴って前記ロック部材が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、
前記ディテント機構は前記切り換えリングの前記ガイドブロックに対する移動を係止することを特徴とする請求項１または２に記載の揺動回転試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、機械部品の耐久性を試験するため、機械部品の供試体を繰り返し運動させる試験装置が用いられる。
【０００３】
特許文献１に開示された転がり滑り試験装置は、供試体の揺動運動を繰り返し行い、その耐久性や潤滑性能の評価を行う装置である。
【特許文献１】特開２００３−２４７９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の試験装置では、供試体を繰り返し運動させる可動部に供試体の抵抗力を計測するセンサを設けると、このセンサに繰り返し負荷がかかり、センサを損傷する可能性があるため、抵抗力を計測するセンサ等を用いて供試体のフリクション等を測定する性能試験を行うことができない。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行うことが可能な揺動回転試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置であって、供試体が連結される可動治具と、この可動治具を揺動させるとともに回転させる可動部と、この可動部と可動治具の間に設けられ供試体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、可動治具と可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材と、このロック部材を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構とを備え、このロック切り換え機構はロック部材を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構を備えることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、揺動回転試験装置は、供試体の耐久性等を評価する耐久試験時に、ロック部材を規制位置に切り換え、ディテント機構がロック部材を規制位置にて係止することにより、可動部と可動治具との相対変位を規制した状態で、可動部が繰り返し動かされる。これにより、抵抗力計測手段に曲げモーメント等の負荷がかかることを抑えられ、抵抗力計測手段を保護しながら耐久試験を行うことができる。
【０００８】
供試体のフリクション性能等を評価する性能試験時に、ロック部材を解除位置に切り換え、ディテント機構がロック部材を解除位置にて係止することにより、可動部と可動治具との相対変位を規制しない状態で、可動部が動かされる。これにより、抵抗力計測手段の出力信号に基づいて供試体のフリクション性能等を評価することができる。
【０００９】
こうして、１台の揺動回転試験装置によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜４に示す揺動回転試験装置１は、供試体２の揺動と回転を繰り返して作動させる耐久試験を行うとともに、この耐久試験の前後で供試体２のフリクション等を測定する性能試験を行うものである。
【００１２】
図１は揺動回転試験装置１のセンサ取り付け部を示す断面図である。ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向、Ｙ軸が略水平前後方向、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、以下、図１において揺動回転試験装置１の構成について説明する。
【００１３】
揺動回転試験装置１は、図示しない架台に対してＹ軸方向に延びる揺動中心軸（Ｙ軸）まわりに揺動するスイングアーム１０と、このスイングアーム１０に対してベアリング２９を介して回転するスピンドル３０と、このスピンドル３０に対して供試体２を連結する可動治具５０と、架台に対して供試体２を連結する固定治具４９とを備え、供試体２をスイングアーム１０の揺動中心軸まわりに揺動させるとともに、供試体２をスピンドル３０の回転中心軸まわりに回転させるようになっている。
【００１４】
例えばボールジョイントである供試体２は、互いに回動可能に嵌合するボール４とケージ５とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能するものである。
【００１５】
供試体２はそのボール４が可動治具５０に締結され、そのケージ５が固定治具４９に締結される。
【００１６】
なお、供試体２はボールジョイントに限らず、二つの部材を回動可能に嵌合する構成を有する他の機械部品でもよい。
【００１７】
揺動回転試験装置１は、性能試験時に、供試体２に負荷をかけた状態で分力センサ５１、トルクセンサ５２の計測値に基づいて供試体２のフリクションを測定するようになっている。
【００１８】
供試体２の抵抗力を計測する抵抗力計測手段として、スピンドル３０と可動治具５０との間に、分力センサ５１とトルクセンサ５２とが設けられる。
【００１９】
スピンドル３０に可動治具５０を連結するセンサ固定ボルト５４が設けられる。このセンサ固定ボルト５４にリング状の分力センサ５１とトルクセンサ５２とが並んで嵌合して設けられる。
【００２０】
分力センサ５１は、スイングアーム１０を揺動させたときに供試体２のフリクションにより発生するＸ、Ｙの２軸方向の分力を計測するものである。
【００２１】
トルクセンサ５２は、スピンドル３０により供試体２を回転させたときに供試体２のフリクションにより発生するＺ軸まわりの抵抗をトルクとして計測するものである。
【００２２】
センサ固定ボルト５４は、その端部がスピンドル３０に螺合して締結され、スピンドル３０の回転軸上に取り付けられる。
【００２３】
センサ固定ボルト５４を貫通させる円筒状の芯だしスリーブ４８が設けられる。円環状の分力センサ５１、トルクセンサ５２は、芯だしスリーブ４８の外周面に嵌合して支持される。
【００２４】
センサ固定ボルト５４の端部にセンサ締め付け用ナット７９が螺合し、スピンドル３０とセンサ締め付け用ナット７９との間に分力センサ５１、トルクセンサ５２、ガイドブロック５６が並んで介装される。分力センサ５１とトルクセンサ５２とは、センサ固定ボルト５４によって所定の締め付け荷重が付与される。
【００２５】
耐久試験時に、分力センサ５１とトルクセンサ５２を保護するため、可動治具５０とスピンドル３０との相対変位を規制するロック部材５３と、このロック部材５３を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構５５とが設けられる。
【００２６】
円環状のガイドブロック５６は、センサ固定ボルト５４の端部にセンサ締め付け用ナット７９を締結される。ガイドブロック５６には円環状のスペーサ５７が複数のボルト６９を介して締結され、このスペーサ５７に可動治具５０が締結される。
【００２７】
円環状のロック部材５３は、円柱状のガイドブロック５６の外周面に摺動可能に嵌合して設けられる。ガイドブロック５６の側部にはキー５８が締結される。一方、ロック部材５３にはこのキー５８に係合する溝５９が形成される。キー５８が溝５９に係合することにより、ロック部材５３はガイドブロック５６に対する回転が係止され、ガイドブロック５６に対してスピンドル３０の回転軸方向にのみ移動可能に支持される。
【００２８】
ロック部材５３の内周部には円錐面状のカム面６０が形成され、スピンドル３０の外周部にはこのカム面６０が嵌合する円錐面状の支持面６１が形成される。
【００２９】
図１と図４に実線で示すように、ロック部材５３が規制位置にある状態ではカム面６０が支持面６１に嵌合し、可動治具５０とスピンドル３０の相対変位を規制する。
【００３０】
図４に２点鎖線で示すように、ロック部材５３がこの規制位置から下降して解除位置に切り換えられると、カム面６０が支持面６１から離れ、可動治具５０とスピンドル３０の相対変位が可能となる。
【００３１】
ロック切り換え機構５５は、ロック部材５３を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック５６と、ロック部材５３の外周に螺合する螺旋リング６５と、この螺旋リング６５をガイドブロック５６に対して回転可能に支持する切り換えリング６２と、この切り換えリング６２を介して螺旋リング６５を正逆両方向に回動させるロック切り換えアクチュエータ（図示せず）とを備える。
【００３２】
なお、螺旋リング６５は切り換えリング６２に複数のボルト７１を介して締結される。螺旋リング６５と切り換えリング６２とを一体形成してもよい。
【００３３】
図４に示すように、ロック部材５３の外周面には２条の螺旋溝６６が形成される。一方、螺旋リング６５の内周面には２条の螺旋突起６７が形成される。各螺旋溝６６に各螺旋突起６７が摺動可能に嵌合し、螺旋リング６５の回転作動がロック部材５３の回転軸方向の動きに変換される。
【００３４】
円盤状をした切り換えリング６２の内周面には環状突起６３が形成される。一方、ガイドブロック５６とスペーサ５７との間に形成される環状溝６８が形成される。環状突起６３が環状溝６８に摺動可能に嵌合し、切り換えリング６２がスピンドル３０の回転軸まわりに回転可能に支持される。
【００３５】
切り換えリング６２はその外周部から突出する一対の肩部６４を有し、ロック切り換えアクチュエータがいずれか一方の肩部６４を押すことにより切り換えリング６２が螺旋リング６５と共に回動するようになっている。
【００３６】
ロック部材５３をガイドブロック５６に対して規制位置と解除位置とにて係止するディテント機構として、ロック部材５３がガイドブロック５６に対して回転軸方向に移動することを係止する移動係止ディテント機構７２と、切り換えリング６２がスペーサ５７に対して回転することを係止する回転係止ディテント機構８２とが設けられる。
【００３７】
図２に示すように、切り換えリング６２には６個の回転係止ディテント機構８２が放射状に並んで設けられる。
【００３８】
切り換えリング６２には６個の穴７６が放射状に形成され、この穴７６に回転係止ディテント機構８２が介装される一方、この穴７６の延長上にてスペーサ５７の外周面には円錐状に窪む凹部８４が形成される。
【００３９】
図３に示すように、回転係止ディテント機構８２は、図示しないスプリングの付勢力により突出するボール８３を凹部８４に係合させ、ガイドブロック５６に対する切り換えリング６２の回転を係止する。
【００４０】
なお、スペーサ５７の外周面に円錐状に窪む凹部８４を形成する構造に限らず、スペーサ５７の外周面に回転軸方向に延びる溝を形成してもよい。
【００４１】
また、回転係止ディテント機構８２が係合する相手部材は、スペーサ５７に限らず、ガイドブロック５６でもよい。
【００４２】
移動係止ディテント機構７２はロック部材５３に放射状に並んで設けられる。ガイドブロック５６の外周面には、移動係止ディテント機構７２が設けられる位置に、円錐状に窪む凹部７４が形成される。移動係止ディテント機構７２は、図示しないスプリングの付勢力により突出するボールを凹部７４に係合させ、ガイドブロック５６に対してロック部材５３が回転軸方向に移動することを係止する。
【００４３】
ロック切り換え機構５５に設けられる回転係止ディテント機構８２と移動係止ディテント機構７２の個数は、ロック部材５３を保持するのにロック切り換え機構５５に要求される係止力に応じて任意に設定される。
【００４４】
ロック切り換え機構５５は、回転係止ディテント機構８２と移動係止ディテント機構７２との両方を備えることにより、ガイドブロック５６まわりの限られたスペースにて必要な個数を設けることが可能となる。
【００４５】
なお、回転係止ディテント機構８２と移動係止ディテント機構７２のいずれか一方のみによってロック切り換え機構５５に要求される係止力が確保される場合は、他方を廃止してもよい。
【００４６】
揺動回転試験装置１は、以上のように構成され、耐久試験時に、図示しないサーボアクチュエータによって供試体２にＺ軸方向とＸ軸方向の荷重が付与された状態で、供試体２をスイングアーム１０の揺動中心軸まわりに揺動させるとともに、供試体２をスピンドル３０の回転中心軸まわりに回転させる作動が繰り返し行われる。
【００４７】
耐久試験時に、図１、図４に実線で示すように、ロック部材５３はそのカム面６０がスピンドル３０の支持面６１に嵌合する規制位置に保持され、可動治具５０とスピンドル３０の相対変位を規制する。この状態で、耐久試験時に供試体２にかかる荷重は、可動治具５０とロック部材５３とスピンドル３０によって支持されるため、分力センサ５１とトルクセンサ５２に曲げモーメントがかからないように保護される。
【００４８】
性能試験時に、図４に２点鎖線で示すように、ロック部材５３がこの規制位置から下降して解除位置に切り換えられ、カム面６０が支持面６１から離れ、可動治具５０とスピンドル３０の相対変位が規制されない。この状態で、性能試験時に供試体２の摩擦抵抗力によって、分力センサ５１に水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）の力がかかり、そしてトルクセンサ５２にＺ軸まわりの回転トルクがかかり、分力センサ５１、トルクセンサ５２との計測値に基づいて供試体２のフリクションが測定される。
【００４９】
本実施の形態では、供試体２を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置１であって、供試体２が連結される可動治具５０と、この可動治具５０を揺動させるとともに回転させる可動部（スイングアーム１０、スピンドル３０）と、この可動部（スピンドル３０）と可動治具５０との間に設けられ供試体２の抵抗力を計測する抵抗力計測手段（分力センサ５１、トルクセンサ５２）と、可動治具５０と可動部（スピンドル３０）の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材５３と、このロック部材５３を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構５５とを備え、このロック切り換え機構５５はロック部材５３を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構７２、８２を備える。
【００５０】
上記構成に基づき、揺動回転試験装置１は、供試体２の耐久性等を評価する耐久試験時に、ロック部材５３を規制位置に切り換え、ディテント機構７２、８２がロック部材５３を規制位置にて係止することにより、可動部（スピンドル３０）と可動治具５０との相対変位を規制した状態で、可動部（スピンドル３０）が繰り返し動かされる。これにより、抵抗力計測手段（分力センサ５１、トルクセンサ５２）に曲げモーメント等の負荷がかかることを抑えられ、抵抗力計測手段（分力センサ５１、トルクセンサ５２）を保護しながら耐久試験を行うことができる。
【００５１】
供試体２のフリクション性能等を評価する性能試験時に、ロック部材５３を解除位置に切り換え、ディテント機構７２、８２がロック部材５３を解除位置にて係止することにより、可動部（スピンドル３０）と可動治具５０との相対変位を規制しない状態で、可動部（スピンドル３０）が動かされる。これにより、抵抗力計測手段（分力センサ５１、トルクセンサ５２）の出力信号に基づいて供試体２のフリクション性能等を評価することができる。
【００５２】
こうして、１台の揺動回転試験装置１によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。
【００５３】
本実施の形態では、ロック切り換え機構５５は、ロック部材５３を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック５６と、ロック部材５３の外周に螺合する螺旋リング６５と、この螺旋リング６５をガイドブロック５６に対して回転可能に支持する切り換えリング６２とを備え、この切り換えリング６２の回転に伴ってロック部材５３が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、ディテント機構７２はロック部材５３がガイドブロック５６に対して回転軸方向に移動することを係止する構成とする。
【００５４】
上記構成に基づき、ディテント機構７２はロック部材５３がガイドブロック５６に対して回転軸方向に移動することを係止する。これにより、耐久試験時に、ロック部材５３を駆動するロック切り換えアクチュエータの操作部がロック部材５３から離され、可動部（スイングアーム１０、スピンドル３０）の動きに干渉しないようにすることができる。
【００５５】
本実施の形態では、ロック切り換え機構５５は、ロック部材５３を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック５６と、ロック部材５３の外周に螺合する螺旋リング６５と、この螺旋リング６５をガイドブロック５６に対して回転可能に支持する切り換えリング６２とを備え、この切り換えリング６２の回転に伴ってロック部材５３が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、ディテント機構８２は切り換えリング６２がガイドブロック５６に対して回転することを係止する構成とする。
【００５６】
上記構成に基づき、ディテント機構７２は切り換えリング６２がガイドブロック５６に対して回転することを係止する。これにより、耐久試験時に、ロック部材５３を駆動するロック切り換えアクチュエータの操作部がロック部材５３から離され、可動部（スイングアーム１０、スピンドル３０）の動きに干渉しないようにすることができる。
【００５７】
本実施の形態では、可動部として、揺動中心軸まわりに揺動するスイングアーム１０と、このスイングアーム１０に対して回転する可動部（スピンドル３０）とを備える。
【００５８】
これにより、揺動回転試験装置１は、供試体２を揺動させる動作と供試体２を回転させる動作を同時に行うことができる。
【００５９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態を示す揺動回転試験装置の断面図。
【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う矢視図。
【図３】同じくディテント機構まわりの断面図。
【図４】同じくロック切り換え機構の構成図。
【符号の説明】
【００６１】
１    揺動回転試験装置
２    供試体
１０    スイングアーム（可動部）
３０    スピンドル（可動部）
４９    固定治具
５０    可動治具
５１    分力センサ（抵抗力計測手段）
５２    トルクセンサ（抵抗力計測手段）
５３    ロック部材
５４    センサ固定ボルト
５５    ロック切り換え機構
５６    ガイドブロック
６２    切り換えリング
７２    移動係止ディテント機構
８２    回転係止ディテント機構
【図１】
2010032417.tif 000003
【図２】
2010032417.tif 000004
【図３】
2010032417.tif 000005
【図４】
2010032417.tif 000006