製品紹介

３軸負荷試験機廣瀬 尚哉 *
Naoya Hirose

く、大型バス、トラック用のダブルタイヤまで試1．はじめに験できるようにした。

自動車部品は耐久性や信頼性が重要である。と本稿では、この 3 軸負荷試験機を紹介する。

りわけ、常に負荷や振動が加わる足回り部品では、2．システム概略その他の部品以上に耐久性、信頼性が重視される。
そのため、自動車メーカーや部品メーカー各社は、

3 軸負荷試験機は、試験ホイールを取り付ける独自に耐久性、信頼性の試験を実施して部品の評フレームとホイールに X、Y、Z の 3 方向に荷重価を行っている。

を加える XYZ テーブルから構成している。図 1

特にタイヤとホイールについては、タイヤ、もに今回製作した 3 軸負荷試験機のイメージ図を示

しくはホイールを回転させながら負荷を加えて動す。

特性や耐久性を評価する試験を実施するととも

図 1 のように装置フレームの下部に XYZ テーに、静的な負荷を加えて挙動を観測する静特性のブルを配置し、フレーム背面の取付軸と呼ばれる評価も行っている。

フレームに各種アダプタを介して試験を行うホ

今回紹介する 3 軸負荷試験機は、ホイールの静イールを取り付ける。取付軸は Z 方向（上下方向）特性を評価するための試験機で、ホイールにタイに移動できるようにしており、ホイールのサイズヤを装着した状態、もしくはホイール単体でテーに合わせて昇降することができる。取付軸は取り

ブルより負荷を与えてホイールの静特性を評価す

付け調整時にのみ使用し、試験時は固定して使用る試験に使用される。本装置は、自動車メーカー

する。

やタイヤメーカー、ホイールメーカーが新規開発

XYZ テーブルは装置下側にあり、各テーブルのタイヤ、ホイール、もしくは製造ライン中のタには各軸を駆動するジャッキが結合されていて、イヤ、ホイールの抜き取り検査に対して、タイヤこのジャッキを駆動することにより試験タイヤにとホイールとの結合状況を評価したり、タイヤ、X 方向（走行方向）、Y 方向（横方向）、Z 方向（上もしくはホイール単体の変形や挙動などを計測し下方向）の負荷を加える。タイヤ、ホイールに付て性能評価を行うのに用いる。

加された荷重は、各軸に設置されたロードセルを本装置は、すべての駆動部を電動駆動にして取用いて、リアルタイムに計測することができる。

扱性、メンテナンス性を良くすると共に、荷重計各テーブルは、荷重の変動に対して不用意に測機に高精度のロードセルを用いて計測精度も向テーブルが動かないように位置制御としている。

上させた。また、推力を高めて乗用車用だけでな

そのため、試験中にタイヤのエアー漏れ等の事象＊

機器装置事業部 システム・製品部

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IIC REVIEW/2009/4. No.41

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取付軸駆動ジャッキ（電動）

Z方向ロードセル

装置フレーム

試験タイヤ

取付軸

X軸テーブル
Y軸テーブル
Z軸テーブル
X軸駆動ジャッキ
（電動）

X方向ロードセル

Z軸駆動ジャッキ
（電動）

Y方向ロードセル

Y軸駆動ジャッキ
（電動）

図１ 3 軸負荷試験機概略図

が発生してもテーブルが現状位置を保持するための路面を走行した負荷を模擬したり、突起に乗りに、不用意にテーブルが移動して装置や試験体、上げたような偏荷重を加えたり、また、タイヤの試験機等を破損することがない設計としている。

接地圧力分布を計測することも可能である。

また、移動に対しては、二重の安全リミットを設

なお、本装置には校正冶具を用意しており、テーけ、さらに、ロードセルの計測値が設定値以上にブルとフレーム、もしくは取付軸の間に校正されなると動作を停止するインターロックも設けていた基準ロードセルを取り付けられるようになってる。

いる。これを用いることで、装置を分解することテーブルは 3 軸独立で動作するので、テーブルなく各軸のロードセルを定期的に校正することがを Z 方向に動かしてタイヤ、ホイールに垂直の可能である。

負荷を加えながら、X 方向（走行方向）や Y 方（1）フレーム、取り付け軸向（横方向）に荷重を加えることができる。また、フレームは、前方をやや傾斜させた構造とし、ホイールを取り付けるアダプタを回転可能なアダフレームの中に各駆動部を設置している。フレープタにすることで、X 方向の荷重を相殺して純粋

ム前方をやや傾斜させているのは、大型タイヤをな Y 方向だけの荷重を加えることも可能である。

クレーンを用いて設置する際にタイヤが取り付けテーブルには各種計測器やアタッチメントを取軸までアクセスしやすいように前面の間口を広げり付けられるようにしているため、タイヤに斜めるためである。車輪を取り付ける取付軸は、フレー̶11̲３軸負荷試験.indd 54
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ム背面に上下に可動するように設置しており、試軸が最大 300kN としており、試験時の動作速度

験体のタイヤサイズに合わせて取付軸高さを調節

は各軸共最大 2mm/sec までの範囲で任意に設定する役目をもつ。試験時は、この取付軸はブレーできる。

キでロックして使用する。取付軸の調整ストロー

テーブルの移動操作は、制御盤、もしくは手元

クは 500mm で、移動速度は最大 10mm/sec までの操作 BOX から手動で行うが、移動距離を数値入範囲で任意に設定できる。

力して動作させる自動操作も可能である。

（2） XYZ テーブル

3．装置仕様装置フレーム内下部に設置した 3 層構造のテーブルで、一番上の面が試験体と接するテーブルに3 軸負荷試験機の各主要仕様を以下に記す。

なる。一番下が Z 軸テーブルで、XY テーブルを

なお、今回紹介した装置は小型乗用車用からバ支える構造としている。Z 軸テーブルは、テーブス・トラック、さらに小型の建設機械用ホイール

ル四角に配置されたジャッキにより上下する。そまで対応可能で、バス・トラックタイヤについての上に配置される XY テーブルは、Z 軸テーブルはダブルタイヤにも対応している。下記仕様の負上に構成しており、それぞれテーブル横にテーブ

荷荷重やテーブル移動ストロークなどは、客先のルを駆動するためのジャッキを配置している。

要求に合わせて仕様変更の対応が可能である。

Ｘ軸ストロークは± 300mm、Y 軸ストローク

4．まとめは± 150mm、Z 軸ストロークは 0 〜 500mm としている。負荷荷重はＸ軸、Y 軸が最大 200kN、Ｚ

図3

今回紹介した 3 軸負荷試験機は小型から中大型

装置外観

図4
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車輪取付時
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仕様
適用ホイールサイズ
ストローク
移動速度
負荷荷重
ストローク
移動速度
負荷荷重
ストローク
移動速度

数値
10 〜 25 インチ± 300mm
最大 2mm ／ sec
最大 200kN± 150mm
最大 2mm ／ sec
最大 200kN
0 〜 500mm
最大 2mm ／ sec

負荷荷重

最大 300kN

ストローク
移動速度
負荷荷重

試験テーブルサイズ

0 〜 500mm
最大 10mm ／ sec
最大 100kN
1100mm × 2000mm

装置寸法

W4800 × B3200 × H4600

必要ユーティリティー

AC200V（3 相）200A

X軸（走行方向）
Y軸
（横方向）
Z軸
（上下方向）

取付軸（上下方向）

備考
ダブルタイヤ可AC サーボ駆動
ロードセル計測範囲も同じ
AC サーボ駆動
ロードセル計測範囲も同じ
AC サーボ駆動
ロードセル計測範囲は500kN
インバータ駆動試験体を持上げ可能な推力
突起含む概略寸法
ピット内寸法含む

主要仕様

までのタイヤ、ホイールに対応可能な万能試験機る。顧客の要求に合わせて仕様を変更できるため、である。また、本装置はタイヤやホイールだけで今後も幅広いユーザニーズに合わせて製品を提供なく、サスペンション試験などにも応用可能であしていく予定である。

るだけでなく、材料試験機などにも転用可能であ

機器装置事業部 システム・製品部
製品グループ 次長

廣瀬 尚哉
TEL. 03-3778-7965
FAX. 03-3778-7968

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