【手続補正書】
【提出日】平成21年12月1日(2009.12.1)
【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、
該ワークに加えられる力の大きさを計測する力計測手段と、
前記サーボモータの回転軸の回転角度の振幅を徐々に増加させて反転駆動させながら、前記サーボモータの回転角度及び前記力計測手段の計測結果に基づいて該ワークに加わる力と前記サーボモータの回転軸の回転角度との比である比定数を演算する比定数演算手段と、
前記比定数演算手段によって演算された比定数に基づいて、該ワークに加えられる力の大きさの振幅が所定の大きさとなるように、前記サーボモータを制御する制御手段と
を有する、疲労試験装置。
【請求項２】
前記比定数演算手段は、前記サーボモータの回転軸の角度の変動が略止まった時の前記サーボモータの回転軸の回転角度及び前記力計測手段の計測結果に基づいて該比定数を演算する、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】
前記力計測手段は、該ワークに加えられる力の大きさを少なくとも２回計測し、
前記比定数演算手段は、第１回目の計測における力の大きさと第２回目の計測における力の大きさとの差を第１回目の計測における前記サーボモータの回転軸の回転角度と第２回目の計測における前記サーボモータの回転軸の回転角度との差で割った値を該比定数とする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の疲労試験装置。
【請求項４】
前記疲労試験装置は、第１の方向と、該第１の方向と反対の第２の方向の双方に沿って該ワークに荷重を加えることが出来るようになっており、
前記比定数演算手段は、該ワークが該第１の方向に変形している時の第１の比定数と、該ワークが該第２の方向に変形している時の第２の比定数とを演算し、
前記制御手段は、該ワークが第１の方向に変形している時は該所定の大きさを該第１の比定数で割って得られる変形量が該ワークの変形量の上限となるよう前記サーボモータを制御し、該ワークが第２の方向に変形している時は該所定の大きさを該第２の比定数で割って得られる変形量が該ワークの変形量の上限となるよう前記サーボモータを制御する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の疲労試験装置。
【請求項５】
前記疲労試験装置が該ワークにねじり荷重を加えるねじり試験装置であり、
該ワークに加えられる力は、該ワークの回転軸回りのトルクである、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該ワークに引張、圧縮又は曲げ荷重を加える万能試験装置であり、
該ワークに加えられる力は、該ワークに加えられる荷重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】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
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３】
【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】
また、本実施形態の疲労試験装置１は、オペレータにて設定されたトルクの振幅（設定トルク振幅）でワークＷに繰り返し荷重を加える疲労試験を行う際、サーボモータ１２の回転軸の角度変動の振幅を自動的に設定できるようになっている。その手順につき、図３を参照して以下説明する。なお、図３は、横軸に時間ｔ、縦軸にサーボモータ１２の回転軸の角度θを取ったグラフである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
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５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
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６】
【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】
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７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
ワークＷに与える作用の波形は、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、変形量等の変動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８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
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、オペレータにて設定された荷重の振幅（設定荷重振幅）でワークＷに繰り返し荷重を加える疲労試験を行う際、サーボモータ１２の回転軸の角度変動の振幅を自動的に設定できるようになっている。この構成は、図３を参照して説明した本発明の実施形態とほとんど同様である。従って本実施形態においても、図３を参照して説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
上記のごとく設定トルク振幅でワークＷに繰り返し荷重を加えることができるようにするため、本実施形態においては、疲労試験に先立ってワークＷのばね定数を計測している。具体的な計測方法を次に説明する。まず、ワークＷを疲労試験装置１０１に取り付け、次いでサーボモータ１２を駆動する。そして、サーボモータ１２の駆動が始まった当初は、十分に小さい角度変動の振幅でサーボモータ１２の回転軸が駆動される。その後は徐々に回転軸の角度振幅を増加させる。この際、トルクセンサ１４によってワークＷに加えられるトルクが検出されている。また、振幅に関わらず回転軸の角度の変動の周期Ｔは一定である。