(57)【要約】【課題】トルクセンサに印加しているトルクを精度良く測定することができる試験装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る試験装置は、トルクセンサ１３の試験装置であって、水平方向に回転し、偶力によって、作用線が平行で、互いに大きさが等しく、反対向きの力をトルクセンサ１３の入力側に印加する回転手段（回転部２）と、トルクセンサ１３の出力側に接続される荷重測定手段（荷重測定部８）と、を備える。ここで、回転手段（回転部２）はベアリングによって支持されることが好ましく、さらにベアリングはエアベアリングであることが好ましい。【選択図】図１
2013195122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクセンサの試験装置であって、
水平方向に回転し、偶力によって、作用線が平行で、互いに大きさが等しく、反対向きの力を前記トルクセンサの入力側に印加する回転手段と、
前記トルクセンサの出力側に連結される荷重測定手段と、
を備える試験装置。
【請求項２】
前記回転手段はベアリングによって支持される請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記ベアリングはエアベアリングである請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記回転手段における長手方向の一方の端部に設けられ、前記回転手段を挟んで一方の領域で錘を支持する第１の錘吊り下げ手段と、
前記回転手段における長手方向の他方の端部に設けられ、前記回転手段を挟んで他方の領域で錘を支持する第２の錘吊り下げ手段と、
前記回転手段における長手方向の中央部と前記トルクセンサの入力側とを連結する荷重伝達手段と、
を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験装置に関し、特にトルクセンサの試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なトルクセンサの試験装置は、例えば特許文献１の図５に開示されているように、トルクセンサにアームを連結し、当該アームの端部に錘を吊り下げることで、トルクセンサにトルクを印加している。そして、錘の重さとアームの長さとに基づいてトルクセンサに印加しているトルクを換算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３００５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アームが撓んだり、アームとトルクセンサとの連結部分に摩擦が発生したりして、一般的なトルクセンサの試験装置は、トルクセンサに印加しているトルクを精度良く測定することが難しい。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、トルクセンサに印加しているトルクを精度良く測定することができる試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る試験装置は、トルクセンサの試験装置であって、水平方向に回転し、偶力によって、作用線が平行で、互いに大きさが等しく、反対向きの力を前記トルクセンサの入力側に印加する回転手段と、前記トルクセンサの出力側に連結される荷重測定手段と、を備える。
【０００７】
上記試験装置において、前記回転手段はベアリングによって支持されること、が好ましい。
【０００８】
上記試験装置において、前記ベアリングはエアベアリングであること、が好ましい。
【０００９】
上記試験装置において、前記回転手段における長手方向の一方の端部に設けられ、前記回転手段を挟んで一方の領域で錘を支持する第１の錘吊り下げ手段と、前記回転手段における長手方向の他方の端部に設けられ、前記回転手段を挟んで他方の領域で錘を支持する第２の錘吊り下げ手段と、前記回転手段における長手方向の中央部と前記トルクセンサの入力側とを連結する荷重伝達手段と、を備えること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上、説明したように、本発明によると、トルクセンサに印加しているトルクを精度良く測定することができる試験装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る試験装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る試験装置における、回転部周辺を部分的に拡大して示す正面図である。
【図３】回転部を支持部によって支持する様子を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る試験装置における、回転部周辺を部分的に拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る試験装置における、トルクセンサ周辺（図４の破線で囲んだ部分）の構造を示す分解図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る試験装置で試験される、トルクセンサの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１３】
先ず、本実施の形態の試験装置の構成を説明する。本実施の形態の試験装置は、図１、２、４及び５に示すように、フレーム１、回転部（回転手段）２、支持部３、錘吊り下げ部（錘吊り下げ手段）４、荷重伝達部（荷重伝達手段）５、固定部６、連結部７、荷重測定部（荷重測定手段）８を備えている。
【００１４】
フレーム１は、回転部２、支持部３、錘吊り下げ部４、荷重伝達部５、固定部６、連結部７、荷重測定部８を支持している。フレーム１は、４本の脚部９を備えている。隣接する脚部９と９とは、補強材１０によって連結されている。脚部９の上端部には、天板１１が設けられている。そして、脚部９における上端部と下端部との間の所定の高さ位置には、荷重測定部８を支持する支持板１２が設けられている。
【００１５】
回転部２は、図１及び２に示すように、フレーム１の天板１１上に配置されている。本実施の形態の回転部２は、長尺部材であって、トルクセンサ１３（図５を参照）にトルクを印加した際に変形し難い材質で形成されている。そして、回転部２における長手方向の略中央部には、図５に示すように、トルクセンサ１３や固定部６が収納される貫通孔２ａが形成されている。また、回転部２の上面における貫通孔２ａ近傍には、荷重伝達部５が収納されるザグリ部２ｂが形成されている。この回転部２は、初期状態（即ち、回転部２に荷重を印加していない状態）において、試験装置の左右方向に配置される。
【００１６】
支持部３は、図１及び２に示すように、回転部２を支持する。本実施の形態の支持部３は、フレーム１の天板１１上に配置されている。そして、支持部３の上方に回転部２が配置されている。支持部３は、詳細は後述するが、回転部２に連結される荷重伝達部５を挟んで両側に配置されている。また、支持部３は、上方から見ると、少なくとも回転部２の回転領域を含む領域に配置されている。
【００１７】
この支持部３は、ベアリングを備えていることが好ましい。これにより、小さい摩擦抵抗で回転部２を水平方向に回転させることができる。ここで、ベアリングとしては、図３に示すように、エアベアリングを用いることが好ましい。これにより、回転部２を他の部材と非接触状態で支持することができるので、より小さい摩擦抵抗で回転部２を水平方向に回転させることができる。
【００１８】
ちなみに、エアベアリングとしては、一般的なエアベアリングを用いることができ、図示を省略するが、例えば板状の基材に形成された溝部に空気を送り込み、下方から空気によって回転部２を支持する構成とされる。
【００１９】
錘吊り下げ部４は、回転部２に荷重を印加する。本実施の形態の錘吊り下げ部４は、回転部２の両端部にそれぞれ設けられている。各々の錘吊り下げ部４は、連結部１４、２本のワイヤー１５ａ及び１５ｂ、２個の滑車１６ａ及び１６ｂ、２個の吊り下げ部１７ａ及び１７ｂを備えている。
【００２０】
連結部１４は、回転部２の端部から突出している。ワイヤー１５ａとワイヤー１５ｂとは、図４に示すように、連結部１４を挟んで配置されている。このワイヤー１５ａ（１５ｂ）は、初期状態において、試験装置の前後方向、即ち回転部２に対して直交方向に配置される。そして、ワイヤー１５ａ（１５ｂ）の一方の端部は連結部１４に連結され、他方の端部は吊り下げ部１７ａ（１７ｂ）に連結されている。このワイヤー１５ａ（１５ｂ）は、連結部１４から水平方向に延在し、滑車１６ａ（１６ｂ）によって鉛直下方に延在方向が変わり、吊り下げ部１７ａ（１７ｂ）に到達している。ちなみに、ワイヤー１５ａ、１５ｂは、略伸縮しない材質で構成されていることが好ましい。
【００２１】
滑車１６ａ、１６ｂは、定滑車である。これらの滑車１６ａ、１６ｂは、図４に示すように、フレーム１における天板１１の外方領域であって、試験装置の前方側又は後方側に配置されている。滑車１６ａ（１６ｂ）は、冶具１８ａ（１８ｂ）に回転可能に支持されている。冶具１８ａ、１８ｂは、フレーム１における天板１１の周縁近傍に設けられている。
【００２２】
吊り下げ部１７ａ、１７ｂは、錘１９を吊り下げ支持する。本実施の形態の吊り下げ部１７ａ（１７ｂ）は、図４に示すように、棒状体２０ａ（２０ｂ）、載置板２１ａ（２１ｂ）を備えている。棒状体２０ａ（２０ｂ）は、略伸縮しない材質からなり、上端部はワイヤー１５ａ（１５ｂ）に連結されている。棒状体２０ａ（２０ｂ）の下端部には、錘１９を載置するための載置板２１ａ（２１ｂ）が設けられている。
【００２３】
つまり、錘吊り下げ部４は、図４に示すように、試験装置を左右方向から見ると、連結部１４を通る鉛直線を中心に、試験装置の前方側のワイヤー１５ａ、滑車１６ａ、吊り下げ部１７ａと、試験装置の後方側のワイヤー１５ｂ、滑車１６ｂ、吊り下げ部１７ｂと、が対称に配置されている。
【００２４】
荷重伝達部５は、回転部２を介してトルクをトルクセンサ１３に印加する。本実施の形態の荷重伝達部５は、図５に示すように、回転部２における長手方向の略中央位置に連結される。また、荷重伝達部５は、トルクセンサ１３の第１の構造体２６（図６を参照）に連結される。
【００２５】
この荷重伝達部５は、円形の板材から成る。そして、荷重伝達部５は、回転部２におけるザグリ部２ｂに形成されるボルト孔２ｃに対応する貫通孔５ａ、トルクセンサ１３における第１の構造体２６に形成されるボルト孔２６ａ（図６を参照）に対応する貫通孔５ｂを備えている。つまり、荷重伝達部５の貫通孔５ａに通したボルト２２を回転部２のボルト孔２ｃに捻じ込むと共に、荷重伝達部５の貫通孔５ｂに通したボルト２３をトルクセンサ１３のボルト孔２６ａに捻じ込むことで、回転部２とトルクセンサ１３の第１の構造体２６とが連結される。
【００２６】
ここで、トルクセンサ１３は、印加されたトルクに応じて、電気的信号を出力するものとする。例えば、トルクセンサ１３は、図６に示すように、起歪体２４、歪みセンサ２５を備えている。起歪体２４は、第１の構造体２６、第２の構造体２７、第１の構造体２６と第２の構造体２７とを連結し、歪みセンサ２５が設けられる起歪部２８を備えている。
【００２７】
このような構成のトルクセンサ１３は、例えば第１の構造体２６又は第２の構造体２７にトルクが印加されると、第１の構造体２６と第２の構造体２７とが相対的に変形して起歪部２８に歪みが生じ、この歪みを歪みセンサ２５で検出し、検出した歪みに基づいてトルクセンサ１３に印加されたトルクを算出する。
【００２８】
固定部６は、トルクセンサ１３の第２の構造体２７と連結され、トルクセンサ１３にトルクを印加する際に当該トルクセンサ１３に反力を与える。本実施の形態の固定部６は、図５に示すように、円形の板材から成り、回転部２の貫通孔２ａに収納可能な大きさとされている。固定部６の略中央部に凸部６ａが形成されており、当該凸部６ａにトルクセンサ１３における第２の構造体２７に形成されるボルト孔２７ａと対応する貫通孔６ｂが形成されている。
【００２９】
つまり、トルクセンサ１３にトルクを印加した際に、トルクセンサ１３の第１の構造体２６及び起歪部２８が固定部６に略接触しない構成とされている。そして、固定部６の貫通孔６ｂに通したボルト２９をトルクセンサ１３のボルト孔２７ａに捻じ込むことで、固定部６がトルクセンサ１３に連結される。このように固定部６とトルクセンサ１３とが一体となった状態で、回転部２の貫通孔２ａに収納されている。
【００３０】
連結部７は、固定部６と荷重測定部８とを連結する。本実施の形態の連結部７は、図５に示すように、フランジ３０、円柱部３１を備えている。フランジ３０には、固定部６に形成される貫通孔６ｃに対応するようにネジ孔３０ａが形成されている。つまり、固定部６の貫通孔６ｃに通したボルト３２をフランジ３０のネジ孔３０ａに捻じ込むことで、連結部７が固定部６に連結される。
【００３１】
このとき、図５に示すように、固定部６の貫通孔６ｃ及びフランジ３０のネジ孔３０ａに対応するように、荷重伝達部５に貫通孔５ｃを形成し、当該貫通孔５ｃを介してボルト３２の挿脱、及びボルト３２の締緩が可能な構成とされていることが好ましい。これにより、貫通孔５ｃからボルト３２を緩めて固定部６と連結部７との連結状態を解除し、さらにボルト２２を緩めて荷重伝達部５と回転部２との連結状態を解除すると、上方から荷重伝達部５とトルクセンサ１３と固定部６とを一体的に抜き出すことができ、試験対象であるトルクセンサ１３を容易に交換することができる。
【００３２】
円柱部３１は、フランジ３０に設けられている。円柱部３１の中心とフランジ３０の中心とは等しく配置されている。そして、円柱部３１には、荷重測定部８の入力軸３３の上端部が嵌め込まれる嵌合孔３０ｂが形成されている。本実施の形態では、入力軸３３の上端部に嵌合歯３３ａが形成されており、当該嵌合歯３３ａを円柱部３１の嵌合孔３０ｂに形成される嵌合溝に嵌め込むことで、力の伝達が可能な構成とされている。
【００３３】
荷重測定部８としては、一般的なトルク検出器を用いることができる。荷重測定部８は、支持板１２上に配置されている。本実施の形態の荷重測定部８は、入力軸３３の歪みを検出し、検出した歪みに基づいて入力軸３３に印加されたトルクを算出する。
【００３４】
次に、本実施の形態の試験装置を用いたトルクセンサ１３の試験形態を説明する。トルクセンサ１３に偶力を印加するために、図１に示すように、例えば左側の錘吊り下げ部４における後方側の吊り下げ部１７ｂに錘１９を吊り下げる。一方、右側の錘吊り下げ部４における前方側の吊り下げ部１７ａに、左側の錘吊り下げ部４に載置した錘１９と等しい重さの錘１９を吊り下げる。
【００３５】
左側の錘吊り下げ部４におけるワイヤー１５ｂは、回転部２が回転した際に端部が描く円弧の略接線方向、即ち試験装置の後方に回転部２の左端部を水平に引っ張る。一方、右側の錘吊り下げ部４におけるワイヤー１５ａは、回転部２が回転した際に端部が描く円弧の略接線方向、即ち試験装置の前方に回転部２の右端部を水平に引っ張る。
【００３６】
このように相互に逆方向に印加された荷重は、回転部２及び荷重伝達部５を介してトルクセンサ１３の第１の構造体２６に伝達される。ここで、回転部２の中心から左端部までの距離と、回転部２の中心から右端部までの距離と、は等しく、且つ左右に吊り下げた錘１９は等しい。そのため、回転部２は、偶力によって、作用線が略平行で、互いに大きさが略等しく、反対向きの力をトルクセンサ１３に対して印加することになり、結果としてトルクセンサ１３にトルクを印加する。
【００３７】
このとき、トルクセンサ１３の第２の構造体２７は、固定部６等から反力が与えられ、トルクセンサ１３自体の回転が略拘束される。これにより、トルクセンサ１３の起歪部２８が変形し、歪みセンサ２５は起歪体２４の歪み量を測定する。そして、歪みセンサ２５は、測定した歪み量を示す信号を処理部（図示を省略）に出力する。処理部は、入力された信号に基づいてトルクセンサ１３に印加されているトルクを算出する。
【００３８】
一方、荷重測定部８は、トルクセンサ１３にトルクが印加された際に入力軸３３に生じる歪み量を測定する。そして、荷重測定部８は、測定した歪み量を示す信号を処理部に出力する。処理部は、入力された信号に基づいてトルクセンサ１３に印加しているトルクを算出する。さらに処理部は、算出した、トルクセンサ１３に印加されているトルクと、トルクセンサ１０に印加しているトルクと、に基づいて、トルクセンサ１３の特性を評価する。
【００３９】
つまり、本実施の形態の試験装置は、トルクセンサ１３に印加しているトルクを、トルクセンサ１３の第２の構造体２７に作用させている反力に基づいて算出する。これにより、トルクセンサ１３に近い位置で取得したデータに基づいて、トルクセンサ１３に印加しているトルクを算出することができるので、錘１９とトルクセンサ１３との間で摩擦等によって錘の荷重の全てがトルクセンサ１３に印加されなくても、トルクセンサ１３に実際に印加しているトルクを精度良く測定することができる。
【００４０】
しかも、本実施の形態の試験装置は、回転部２に偶力を印加しているので、回転部２の歪みや捻じれを抑制でき、精度良くトルクセンサ１３にトルクを印加することができる。
【００４１】
また、本実施の形態の試験装置は、回転部２を水平方向に回転させてトルクセンサ１３にトルクを印加しているので、回転部２の自重に基づくトルクがトルクセンサ１３に印加されず、やはり精度良くトルクセンサ１３にトルクを印加することができる。
【００４２】
以上、本発明に係る試験装置の実施の形態を説明したが、上記に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  フレーム
２  回転部、２ａ  貫通孔、２ｂ  ザグリ部、２ｃ  ボルト孔
３  支持部
４  錘吊り下げ部
５  荷重伝達部、５ａ  貫通孔、５ｂ  貫通孔、５ｃ  貫通孔
６  固定部、６ａ  凸部、６ｂ  貫通孔、６ｃ  貫通孔
７  連結部
８  荷重測定部
９  脚部
１０  補強材
１１  天板
１２  支持板
１３  トルクセンサ
１４  連結部
１５ａ、１５ｂ  ワイヤー
１６ａ、１６ｂ  滑車
１７ａ、１７ｂ  吊り下げ部
１８ａ、１８ｂ  冶具
１９  錘
２０ａ、２０ｂ  棒状体
２１ａ、２１ｂ  載置板
２２  ボルト
２３  ボルト
２４  起歪体
２５  歪みセンサ
２６  第１の構造体、２６ａ  ボルト孔
２７  第２の構造体、２７ａ  ボルト孔
２８  起歪体
２９  ボルト
３０  フランジ、３０ａ  ネジ孔
３０ｂ  凹み部
３１  円柱部
３２  ボルト
３３  入力軸、３３ａ  嵌合歯
【図１】
2013195122.tif 000003
【図２】
2013195122.tif 000004
【図３】
2013195122.tif 000005
【図４】
2013195122.tif 000006
【図５】
2013195122.tif 000007
【図６】
2013195122.tif 000008