(57)【要約】【課題】試験体に対して曲げモーメントを負荷しつつ、ねじり力を負荷して回転曲げ試験を行う。【解決手段】互いに同軸上に回転可能に配設され、把持具６，７を介して試験体ＴＰの両端部を支持する第１および第２のシャフト部材４，５と、重錘９により試験体ＴＰに曲げモーメントを負荷する曲げ手段８，９と、曲げ手段８，９により曲げモーメントを負荷した状態で試験体ＴＰを回転させる回転手段１２と、回転手段１２の回転力に反して試験体ＴＰにねじり力を負荷するねじり手段１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸上に回転可能に配設され、把持具を介して試験体の両端部を支持する第１および第２のシャフト部材と、
重錘により試験体に曲げモーメントを負荷する曲げ手段と、
前記曲げ手段により曲げモーメントを負荷した状態で試験体を回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転力に反して試験体にねじり力を負荷するねじり手段とを備えることを特徴とする回転曲げ試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転曲げ試験機において、
前記回転手段は、前記第１のシャフト部材を介して試験体を回転させる回転モータであり、
前記ねじり手段は、前記第２のシャフト部材を介して前記回転モータの回転力に反したブレーキ力を負荷するブレーキ負荷装置であることを特徴とする回転曲げ試験機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転曲げ試験機において、
前記ブレーキ負荷装置は、前記第２のシャフト部材に電気的な負荷を付与する発電機であることを特徴とする回転曲げ試験機。
【請求項４】
請求項３に記載の回転曲げ試験機において、
前記回転モータは、前記第１のシャフト部材に取り付けられ、
前記発電機は、前記第１のシャフト部材から前記第２のシャフト部材に至る重量バランスを修正するように前記第２のシャフト部材に取り付けられることを特徴とする回転曲げ試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の曲げ疲労試験を行う回転曲げ試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、丸棒状の試験体の両端をチャックを介して回転可能なシャフト部材により支持し、この試験体に重錘によって曲げ力を負荷しながらモータ駆動により試験体を回転させ、試験体に曲げモーメントを繰り返し作用させて、回転軸の曲げ疲労試験を行うようにした試験機が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ギヤシャフトやタービンシャフト等の回転軸には、一般の使用状況において曲げ力だけでなくねじり力も負荷される。しかしながら上記特許文献１記載の試験機は、曲げ力のみを負荷するものであり、実際の使用状況に近い試験を行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による回転曲げ試験機は、互いに同軸上に回転可能に配設され、把持具を介して試験体の両端部を支持する第１および第２のシャフト部材と、重錘により試験体に曲げモーメントを負荷する曲げ手段と、曲げ手段により曲げモーメントを負荷した状態で試験体を回転させる回転手段と、回転手段の回転力に反して試験体にねじり力を負荷するねじり手段とを備えることを特徴とする。
回転手段を、第１のシャフト部材を介して試験体を回転させる回転モータとして構成し、ねじり手段を、第２のシャフト部材を介して回転モータの回転力に反したブレーキ力を負荷するブレーキ負荷装置として構成してもよい。
この場合、ブレーキ負荷装置を、第２のシャフト部材に電気的な負荷を付与する発電機として構成することが好ましい。
回転モータを第１のシャフト部材に取り付け、発電機を第１のシャフト部材から第２のシャフト部材に至る重量バランスを修正するように第２のシャフト部材に取り付けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、曲げモーメントを負荷した試験体を回転させるとともに、この回転力に反して試験体にねじり力を負荷するようにしたので、回転軸の実際の使用状況に近い試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明による回転曲げ試験機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に係る回転曲げ試験機の概略構成を示す図である。支持台１の上面には一対のシャフトケース２，３が設けられ、シャフトケース２，３内をそれぞれ互いに同軸上にシャフト４，５が貫通している。シャフト４，５は、位置ｐ１〜ｐ４に設けられた図示しないベアリングを介してそれぞれシャフトケース２，３内に回転可能に支持されている。シャフト４，５の一端部にはそれぞれチャック（把持具）６，７が設けられ、チャック６，７を介して試験体ＴＰの両端部が支持されている。試験体ＴＰは例えば丸棒形状をなす。
【０００８】
位置ｐ２，ｐ３は曲げ力の作用点であり、作用点ｐ２，ｐ３にはそれぞれ負荷ロッド８が連結されている。負荷ロッド８の下端部には重錘９が取り付けられ、重錘９により作用点ｐ２，ｐ３に曲げ力が負荷されている。この曲げ力により試験体ＴＰには位置ｐ１，ｐ４を支点として重錘９の重量に応じた曲げモーメントが作用し、試験体ＴＰの下側に引張、上側に圧縮の曲げ応力がそれぞれ作用する。
【０００９】
シャフトケース２の一端部にはブラケット１１が取り付けられ、ブラケット１１上にモータ１２が搭載されている。チャック６の反対側のシャフト４の端部にはモータ１２の回転軸が連結され、モータ１２の駆動によりシャフト４とチャック６を介して試験体ＴＰが回転する。この試験体ＴＰの回転により試験体ＴＰの上側位置および下側位置が交互に変化し、試験体ＴＰに引張および圧縮の曲げ応力を繰り返し作用させることができ、試験体ＴＰの曲げ疲労試験を行うことができる。
【００１０】
本実施の形態の特徴的構成として、シャフトケース３の一端部にブラケット１３が取り付けられ、ブラケット１３上にダイナモ（発電機）１４が搭載されている。チャック７の反対側のシャフト５の端部にはダイナモ１４の回転軸が連結され、シャフト５にダイナモ１４による負荷トルクが作用する。これにより試験体ＴＰの一端側にモータ１２による回転トルクが作用し、この回転トルクに反して試験体ＴＰの他端側にダイナモ１４による負荷トルクが作用するため、試験体ＴＰにねじり力を負荷できる。なお、ダイナモ１４には図示していない負荷抵抗器が接続されていて発生した電力を消費することで、ダイナモ１４は上述の回転トルクに対して負荷トルクを発生している。
【００１１】
ダイナモ１４は、バランスウエイトとしても機能する。すなわちダイナモ１４は、シャフト４の端部に取り付けられたモータ１２と釣り合うようにその重量および取付位置が設定され、支持台１上で軸方向の重量がバランスしている。
【００１２】
次に、本実施の形態に係る回転曲げ試験機を用いて回転軸の疲労試験を行う場合の試験手順について説明する。
まず、シャフト４，５の間にチャック６，７を介して試験体ＴＰの両端部を支持する。次に、負荷ロッド８の下端部に所定重量の重錘９を載せ、図示しない運転開始スイッチをオンする。運転開始スイッチのオン後、例えばダイヤル操作により徐々にモータ１２の回転数を上昇させ、所望の試験回転数とする。
【００１３】
これにより試験体ＴＰが回転し、試験体ＴＰに引張および圧縮の曲げ応力が繰り返し作用するとともに、ダイナモ１４の負荷に応じたねじり力が作用する。なお、ダイナモ１４の負荷は固有値として定められているが、ダイヤル操作等によりダイナモ１４の負荷を変更するようにしてもよい。試験時には試験体ＴＰの疲労寿命を求めるため、試験体ＴＰの総回転数を計測する。この総回転数が目標回転数に到達すると、あるいは試験体ＴＰが破断すると、試験を終了する。
【００１４】
本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）同軸上のシャフト４，５の間に試験体ＴＰの両端部を支持し、負荷ロッド８を介してシャフト４，５から重錘９を吊り下げるとともに、シャフト４の端部にモータ１２を連結し、シャフト５の端部にダイナモ１４を連結するようにした。これにより試験体ＴＰの回転に伴い試験体ＴＰに繰り返し曲げモーメントを負荷することができるとともに、ねじり力を複合的に負荷することができ、回転軸の実際の使用状況に対応して精度よく曲げ疲労試験を行うことができる。
（２）シャフト５の端部にダイナモ１４を連結するだけでよいので、モータ駆動により試験体ＴＰに曲げモーメントを繰り返し負荷する既存の曲げ疲労試験機にも容易に適用できる。
（３）ダイナモ１４によって試験体ＴＰに電気的に負荷を与えるので、機械的に負荷を与える場合に比べ試験機本体近傍での発熱を抑えることができる。
（４）モータ１２と釣り合うようにダイナモ１４の取り付け位置を調整するので、軸方向のアンバランスを修正することができ、試験を安定して行うことができる。
【００１５】
なお、上記実施の形態では、シャフト４（第１のシャフト部材）の端部にモータ１２を連結し、モータ駆動によりシャフト４を介して試験体ＴＰを回転させるようにしたが、回転手段はこれに限らない。また、上記実施の形態では、シャフト（第２のシャフト部材）の端部にダイナモ１４を連結し、試験体にモータ１２の回転トルクに反する負荷トルクを作用させるように、すなわちブレーキ力を負荷するようにしたが、ブレーキ負荷装置はダイナモ以外であってもよい。例えば摩擦力によって機械的にブレーキ力を負荷するようにしてもよい。シャフト５の端部にダイナモ１４を設けたが、回転力に反して試験体ＴＰにねじり力を負荷するのであれば、ねじり手段はいかなるものでもよい。液体（例えば油）が封入されたチャンバー内にシャフト５を挿入し、液体の抵抗によりねじり力を負荷するようにしてもよい。シャフト４，５に負荷ロッド８を連結して試験体ＴＰに曲げモーメントを負荷するようにしたが、重錘９により曲げモーメントを負荷するのであれば、曲げ手段はいかなるものでもよい。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の回転曲げ試験機に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る回転曲げ試験機の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００１７】
４，５  シャフト
８  負荷ロッド
９  重錘
１２  モータ
１４  ダイナモ
ＴＰ  試験体
【図１】
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