【手続補正書】
【提出日】平成21年12月9日(2009.12.9)
【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】
サーボモータによってワークに繰り返し荷重を加える疲労試験装置であって、
前記繰り返し荷重の周期を変化させながら前記ワークの変形速度が所定の設定波形に従って変動するよう該ワークに繰り返し荷重を加える試験手段と、
前記ワークの変形速度を検出する速度検出手段と、
前記サーボモータを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記速度検出手段が所定期間中に計測した変形速度の最大値に対する該最大値と前記設定速度との差分の割合に比例する大きさだけ前記サーボモータの回転軸の振幅を変化させることにより、該最大値と該設定速度との比が所定の範囲内に収まるように前記サーボモータを制御する、ことを特徴とする疲労試験装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記変形速度の最大値と前記設定速度との比が前記所定の範囲から外れたときに前記サーボモータの回転軸の振幅を変化させる、ことを特徴とする請求項１に記載の疲労試験装置。
【請求項３】
前記所定の範囲とは、０．９５から１．０５の間である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の疲労試験装置。
【請求項４】
前記所定の範囲とは、０．９９から１．０１の間である、ことを特徴とする請求項３に記載の疲労試験装置。
【請求項５】
前記疲労試験装置が前記ワークにねじり荷重を加えるねじり試験装置であり、該ワークの変形速度は該ワークの特定の位置における該ワークの回転軸回りの角速度である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の疲労試験装置。
【請求項６】
前記疲労試験装置が送りねじ機構を介して前記ワークに引張、圧縮又は曲げ荷重を加える万能試験装置であり、該ワークの変形速度は該ワークの特定の位置における速度の該送りねじ機構の送り方向成分である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の疲労試験装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の疲労試験装置は、ワークの変形速度を検出する速度検出手段と、速度検出手段の検出結果に基づいて、繰り返し荷重の周期に拘わらずワークの変形速度の最大値と所定の設定速度との比が所定の範囲内に収まるようにサーボモータを制御する制御手段と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、制御手段は、速度検出手段が所定期間中に計測した変形速度の最大値に対する該最大値と設定速度との差分の割合に比例する大きさだけサーボモータの回転軸の振幅を変化させることにより、変形速度の最大値と設定速度との比が所定の範囲内に収まるようにサーボモータを制御することが好ましい。
また、制御手段は、変形速度の最大値と設定速度との比が所定の範囲から外れたときにサーボモータの回転軸の振幅を変化させてもよく、ワークに加える繰り返し荷重の周期が変化するたびに上記制御を行ってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の疲労試験装置１のブロック図を示したものである。本実施形態の疲労試験装置１は、試験片（ワーク）にねじり荷重を反復的に加えることができる疲労試験装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
ワークＷに与える作用（荷重や変形量）の波形は、操作手段３５を用いて設定される。操作手段３５は、例えばキーボードなどの入力手段と、この入力手段による入力結果を確認するための表示手段とを備えており、本実施形態の疲労試験装置１のオペレータは、操作手段３５を操作して、繰り返しねじり試験を行う際のトルク、角度、又は角速度の範囲を設定することができる。例えば、正弦波状に往復ねじり運動を行う際の角度変動の振幅を設定することができる。操作手段３５による設定結果は、コントローラ３１に送信され、メモリ３８に保存される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本実施形態の疲労試験装置１は、ワークＷの角速度を正弦波波形に従って変動させると共に、この波形の周波数を徐々に増減させることによって、広い周波数域にて繰り返し荷重をワークに加えることができる、角速度振幅一定スイープ試験を行うことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図３は、本実施形態において、疲労試験装置１に取り付けられたワークＷに対して、速度振幅一定周波数スイープ試験を行う手順を示したフロー図である。以下の説明は、このフローに基づいてなされる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
まず、疲労試験装置１のオペレータは、操作手段３５を操作して、「周波数スイープを行う上限周波数Ｆｍａｘ及び下限周波数Ｆｍｉｎ」「周波数スイープを等差間隔と等比間隔のいずれで行うか」「周波数スイープの間隔Δｆ」「ワークＷの角速度の振幅ωＳ」「スイープ回数Ｋ」といったパラメータを制御部３０に入力する（ステップＳ１）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
ステップＳ２３では、以下の数６に基づいてサーボモータ１２の回転軸の振幅Ｄｎを演算し、修正したＤｎに基づいて、サーボアンプ２０に与える設定角度を変更する。次いで、ステップＳ４に戻り、角速度の振幅ωＭｍａｘを再度演算する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
以上説明した本発明の第１の実施の形態は、ねじり試験装置に関するものである。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではない。すなわち、本発明はサーボモータを使用する他のタイプの疲労試験装置においても適用可能である。以下に説明する本発明の第２の実施の形態の疲労試験装置１０１は、サーボモータによって駆動される送りねじ機構によって、ワークに引張、圧縮、又は曲げ荷重を加える事が可能な、所謂万能試験装置である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図４は、本実施形態の疲労試験装置１０１のブロック図を示したものである。本実施形態の疲労試験装置１０１は、試験片（ワーク）に引張、圧縮、又は曲げ荷重を反復的に加えることができるようになっている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図４に示されるように、本実施形態の疲労試験装置１０１は、ワークＷに荷重を加える装置本体１１０と、装置本体１１０のサーボモータ１１２を駆動するためのサーボアンプ１２０と、サーボアンプ１２０を制御する制御部１３０とを有する。装置本体１１０は、フレーム１１１と、サーボモータ１１２と、直動変換器１１３と、ロードセル１１４と、変位センサ１１５と、アダプタ１１８ａ及び１１８ｂとを有する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
第１の実施形態と同様、サーボモータ１１２は、サーボアンプ１２０によって制御される。すなわち、サーボアンプ１２０は、制御部１３０から送信される目標値（目標とするサーボモータの回転軸の角度）に基づいてサーボモータ１１２を駆動するための駆動電力を生成し、これをサーボモータ１１２に送ってこれを駆動させる。サーボモータ１１２には、サーボモータ１１２の回転軸の回転数や角度等を検出するためのロータリーエンコーダ１１２ａが設けられている。ロータリーエンコーダ１１２ａの信号出力はサーボアンプ１２０に接続されており、サーボアンプ１２０はロータリーエンコーダ１１２ａの計測結果に基づいてフィードバック制御を行う。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
ワークＷに与える作用波形は、操作手段３５を用いて設定される。本実施形態の疲労試験装置１０１のオペレータは、操作手段３５を操作して、繰り返し試験を行う際の荷重、変形量等の幅を設定することができる。例えば、ワークＷに正弦波状の復繰り返し圧縮変位を加える際の変位の振幅を設定することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、第１の実施形態と同様、本実施形態の疲労試験装置１０１は、ワークＷの速度を正弦波波形に従って変動させると共に、この波形の周波数を徐々に増減させることによって、広い周波数域にて繰り返し荷重をワークに加えることができる、速度振幅一定スイープ試験を行うことができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
まず、疲労試験装置１０１のオペレータは、操作手段３５を操作して、「周波数スイープを行う上限周波数Ｆｍａｘ及び下限周波数Ｆｍｉｎ」「周波数スイープを等差間隔と等比間隔のいずれで行うか」「周波数スイープの間隔Δｆ」「ワークＷの速度の振幅ＶＳ」「スイープ回数Ｋ」といったパラメータを制御部３０に入力する（ステップＳ１）。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
なお、上記の数７において、Ｌは送りねじ１１３ａのリード（単位ｍｍ／回転）である。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次いで、ステップＳ１にて設定された速度ＶＳとステップＳ４で計測された速度ＶＭｍａｘとを比較する（ステップＳ５）。すなわち両速度の比が、０．９５≦ＶＳ／ＶＭｍａｘ≦１．０５を満たすのであれば、サーボアンプ２０に与える設定角度を変更する必要はないと判断し（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。一方、両速度の比が上記の規定を満たしていないのであれば、サーボアンプ２０に与える設定角度を変更する必要があると判断し（ステップＳ５：ＮＯ）、ステップＳ２１に進む。なお、本実施形態においては、上記のように両速度の差が±５％以内であることを基準としているが、より正確な試験を行う際は上記基準を±１％（すなわち０．９９≦ＶＳ／ＶＭｍａｘ≦１．０１）より厳しくしてもよい。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
ステップＳ２２では、サーボモータ１２の回転軸の振幅Ｄｎを下記の数８に基づいて演算し、修正したＤｎに基づいて、サーボアンプ２０に与える設定角度を変更する。次いで、ステップＳ４に戻り、速度の振幅ＶＭｍａｘを再度演算する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
ステップＳ３１では、周波数を増加する。すなわち現在の周波数がＦｎであるならば、周波数をＦｎ＋１にする。次いで、ステップＳ４に戻り、この周波数で速度の振幅ＶＭｍａｘを計測する。