(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷フレーム上に回動自在に支持されて供試体の一端部を保持する回動側保持具と、その回動側保持具に対してねじりトルクを加える油圧駆動式のトルクアクチュエータを有するトルク負荷部と、上記回動側保持具に対向して負荷フレーム上に回動不能に設けられた固定側保持具を有する反力部と、その反力部に設けられ、上記両保持具間に両端が保持された供試体に作用するトルクを検出するトルク検出器を備えたねじり疲労試験機において、
上記トルク負荷部と反力部との間の負荷フレーム上に、１つの中間軸受が設けられているとともに、その中間軸受には、両端部に上記回動側保持具および固定側保持具にそれぞれ同軸上に対向して供試体の端部を保持する保持具が固着された中間軸が回動自在に支持され、上記トルクアクチュエータの駆動により中間軸の両端の保持具とトルク負荷部および反力部の各保持具間に直列に保持された２つの供試体のそれぞれにねじりトルクが伝達されるように構成されていることを特徴とする多連ねじり疲労試験機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種部品や材料のねじり耐久試験を行うためのねじり疲労試験機に関し、更に詳しくは、１回の試験により複数個の供試体のねじり疲労試験を行うことのできる多連ねじり疲労試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種部品や材料のねじり耐久性の調査を行う試験機として、従来、負荷フレーム上に、回動自在の保持具とその保持具に対してねじりトルクを付与するトルクアクチュエータとを有するトルク負荷部と、そのトルク負荷部の保持具に対向して負荷フレーム上に回動不能に設けられた保持具を有する反力部とを設け、供試体の両端部をそれぞれトルク負荷部および反力部の保持具に取り付けた状態でトルクアクチュエータを駆動することによって、供試体にねじりトルクを繰り返し負荷するようにしたねじり疲労試験機が知られている。
【０００３】
この種の試験機では、一般に、供試体に作用するトルクはトルク検出器によって検出され、その検出値によりトルクアクチュエータをフィードバック制御することによって、供試体に正確な繰り返しトルクが作用するように制御され、供試体が破壊に至るまでのサイクル数や、所定サイクルのねじりトルクが作用する前後の剛性の変化等が調査される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のねじり疲労試験機においては、トルク負荷部と反力部の保持具間に１つの供試体を取り付けて試験を行うため、１回の試験によって１体の供試体の試験しかできず、同一条件で多数のサンプルデータを採取する必要のある場合には、多くの時間と労力を要するという問題がある。ここで、このような問題を解決すべく、ねじりトルクの繰り返し周波数を高くして、試験時間を短縮することが考えられるが、この場合、発熱や共振等、試験速度や周波数に起因する悪影響が発生する可能性があり、供試体の種類によっては限界がある。また、トルクアクチュエータの制御を電気油圧式サーボ機構によって制御するタイプのねじり疲労試験機では、制御系の周波数応答特性に依存するエネルギロスが生じてしまう。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、１度の試験により複数個の供試体のねじり疲労試験が可能で、ねじり疲労試験の能率を向上させることができ、しかも、従来のねじり疲労試験機を複数台設置する場合に比して設置スペースの削減およびコストの低減を達成することのできる多連ねじり疲労試験機の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の多連ねじり疲労試験機は、負荷フレーム上に回動自在に支持されて供試体の一端部を保持する回動側保持具と、その回動側保持具に対してねじりトルクを加える油圧駆動式のトルクアクチュエータを有するトルク負荷部と、上記回動側保持具に対向して負荷フレーム上に回動不能に設けられた固定側保持具を有する反力部と、その反力部に設けられ、上記両保持具間に両端が保持された供試体に作用するトルクを検出するトルク検出器を備えたねじり疲労試験機において、上記トルク負荷部と反力部との間の負荷フレーム上に、１つの中間軸受が設けられているとともに、その中間軸受には、両端部に上記回動側保持具および固定側保持具にそれぞれ同軸上に対向して供試体の端部を保持する保持具が固着された中間軸が回動自在に支持され、上記トルクアクチュエータの駆動により中間軸の両端の保持具とトルク負荷部および反力部の各保持具間に直列に保持された２つの供試体のそれぞれにねじりトルクが伝達されるように構成されていることによって特徴づけられる。
【０００７】
本発明は、トルク負荷部と反力部間に２つの供試体を直列に支持し、トルク負荷部で発生したトルクをその２つの供試体を介して反力部で受け止めることにより、２つの供試体に対して互いに等しい繰り返しねじりトルクを作用させ、所期の目的を達成しようとするものである。
【０００８】
すなわち、トルク負荷部と反力部との間に１つの中間軸受を設けて、両端部に保持具が固着された中間軸を回動自在に支持する構成において、トルク負荷部の回動側保持具とそれに対向する中間軸の保持具の間に１つの供試体の両端部を保持するとともに、中間軸の反対側の保持具と反力側の保持具との間に他の１つの供試体の両端部を保持した状態で、トルクアクチュエータを駆動すると、トルクアクチュエータから発生したねじりトルクは、トルク負荷部の保持具〜供試体〜中間軸〜もう１つの供試体を経て反力部に伝達される。この際、トルク負荷部から反力部までのトルクが同一となるため、各供試体に同じ負荷を作用させることができる。しかも、トルクアクチュエータおよび反力部が１つで済むなど、従来の試験機を複数台設ける場合に比してその所要スペースやコストを低減することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の正面図であり、図２はその機械的構成部分の平面図である。
【００１０】
負荷フレーム１上に油圧駆動式のトルクアクチュエータ２１が取り付けられているとともに、このトルクアクチュエータ２１の出力軸２２に、供試体保持具３ａが固着されており、これらでトルク負荷部２を構成している。負荷フレーム１上には、また、中間軸受４および反力部５が取り付けられている。中間軸受４には中間軸４１が回動自在に支持されているとともに、その中間軸４１の両端には、供試体保持具３ｂおよび３ｃが固着されている。また、反力部５は、負荷フレーム１に固定された支持台５１と、その支持台５１に固定された供試体保持具３ｄによって構成されており、支持台５１と供試体保持具３ｄとの間にはトルク検出器６が介在している。
【００１１】
中間軸４１はトルクアクチュエータ２の出力軸２１と同軸上に配置され、従って中間軸４１のトルク負荷部２側の端部に固着された供試体保持具３ｂは、トルク負荷部２の供試体保持具３ａと互いに同軸上で対向している。また、反力部５の供試体保持具３ｄは、中間軸４１の反力部５側の供試体保持具３ｃと同軸上に対向して配置されている。
【００１２】
各供試体保持具３ａ〜３ｄは、それぞれ供試体Ｗの両端部を保持するためのものであり、保持具３ａと３ｂ、および、保持具３ｃと３ｄが、それぞれ一対をなして供試体Ｗの一端と他端を保持することのできる構造を有している。
【００１３】
トルクアクチュエータ２１は、油圧ユニット７１から供給される圧油がサーボバルブ７２を介して供給されることによって動作し、サーボバルブ７２は制御装置７３から供給される制御信号によってその弁開度が刻々と制御される。制御装置７３は、トルク検出器６によるトルク検出出力を刻々と取り込み、その刻々の検出出力があらかじめ設定された繰り返しトルクの目標値信号に一致するようにサーボバルブ７２の弁開度を制御するように構成されている。
【００１４】
以上の本発明の実施の形態を使用するとき、供試体保持具３ａと３ｂの間、および、供試体保持具３ｃと３ｄの間にそれぞれ供試体Ｗを取り付ける。この状態で制御装置７３からの指令によりサーボバルブ７２を介してトルクアクチュエータ２１を駆動すると、トルクアクチュエータ２１で発生したトルクは供試体保持具３ａ、一方の供試体Ｗ、供試体保持具３ｂ、中間軸４１、供試体保持具３ｃ、他方の供試体Ｗ、供試体保持具３ｄ、およびトルク検出器６を介して反力部５の支持台５１に伝達される。従って、２つの供試体Ｗには、互いに等しいトルクが作用することになり、１度の試験によって２つの供試体Ｗに対して全く同じねじり疲労試験を行うことができる。ここで、中間軸受４は、一方の供試体Ｗおよび中間軸４１の重量が他方の供試体Ｗに対して曲げ荷重として作用することを防止する機能をも有し、従来のねじり疲労試験機と同等の正確な試験を行うことができる。
【００１５】
なお、以上の実施の形態において、個々の供試体Ｗに作用するトルクを個別に検出する必要がある場合には、反力部５のほかに中間軸にトルク検出器を設ければよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、トルク負荷部と反力部の間に中間軸受を設け、その中間軸受には、両端部に供試体の端部を保持するための保持具を固着した中間軸を回動自在に支持し、トルク負荷部、中間軸、および反力部の間にそれぞれ供試体の両端を取り付けた状態でトルクアクチュエータを駆動して発生するトルクが、各供試体のそれぞれに等しく伝達されるように構成しているから、１度の試験によって２つの供試体に同じ条件下でのねじり疲労試験を行うことができる。その結果、試験条件の設定回数を削減することができ、また、試験周波数に限界があるような供試体の試験に際しては、試験機の消費電力が同じでも試験時間を短くすることができる。
【００１７】
そして、本発明によれば、複数台の従来のねじり疲労試験機を設置する場合に比して、トルクアクチュエータや反力部等を共通とすることができることから、その設置スペースが小さくてすみ、また、コスト的にも有利である。また、従来のねじり疲労試験機の試験周波数や試験速度を速くする場合に比して、試験周波数や試験速度に依存するエネルギロスを少なくすることが可能となり、試験のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の正面図である。
【図２】  図１の実施の形態の機械的構成部分の平面図である。
【符号の説明】
１  負荷フレーム
２  トルク負荷部
２１  トルクアクチュエータ
２２  出力軸
３ａ〜３ｈ  供試体保持具
４，４ａ〜４ｄ  中間軸受
４１，４１ａ〜４１ｄ  中間軸
５  反力部
６，６ａ，６ｂ  トルク検出器
７１  油圧ユニット
７２  サーボバルブ
７３  制御装置
Ｗ  供試体
【図１】
0004240176.tif 000002
【図２】
0004240176.tif 000003