"供試体の一端を回転可能に保持する駆動部と、供試体の他端を固定する反力部とを備え、前記駆動部により供試体の一端を回転させることにより供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機であって、前記駆動部は、サーボモータと、前記サーボモータの回転を第1の減速比で減速する第1の減速機と、前記第1の減速機の出力を伝達するシャフトと、入力軸に前記シャフトが固定されたクラッチと、前記クラッチの出力軸の回転を第2の減速比で減速する第2の減速機と、回転可能に支持されたチャックと、前記シャフト及び前記第2の減速機の出力軸の一方を切り換え可能に前記チャックに連結する連結手段と、を備え、前記クラッチの入力軸と出力軸とを切り離し、前記連結手段により前記シャフトを前記チャックに連結したときに、第1のモードで動作し、前記クラッチの入力軸と出力軸とを連結し、前記連結手段により前記第2の減速機の出力軸を前記チャックに連結したときに、第2のモードで動作する、ことを特徴とするねじり試験機。前記クラッチ及び前記第2の減速機には、前記シャフトが貫通する中空部が回転軸上に形成されている、ことを特徴とする請求項1に記載のねじり試験機。前記連結手段は、前記チャックを回転自在に、且つ、前記チャックが前記シャフトの先端と当接する第1の位置と前記チャックが前記シャフトの先端から離れる第2の位置との間で回転軸方向へスライド自在に支持するスライド手段を備え、前記チャックを前記第1の位置に配置して、前記チャックを前記シャフトの先端に固定したときに、前記第1のモードで動作し、前記チャックを前記第2の位置に配置して、前記チャックを前記第2の減速機の出力軸に固定したときに、前記第2のモードで動作する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のねじり試験機。前記スライド手段は、一端が前記チャックに固定された軸部と、前記シャフトの先端部に設けられ、前記軸部を回転自在かつスライド自在に支持する軸受とを備える、ことを特徴とする請求項3に記載のねじり試験機。前記チャックを第2の位置に配置するときに、前記チャックと前記シャフトの先端との距離を保持するスペーサを備え、前記チャックを第2の位置に配置するときに、前記チャックは、前記第2の減速機の出力軸との間で前記スペーサを挟み込んだ状態で、前記第2の減速機の出力軸に固定される、ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のねじり試験機。前記スペーサの少なくとも一部が前記第2の減速機の出力軸と前記チャックとの間に配置される有効位置と、前記スペーサが前記第2の減速機の出力軸と前記チャックとの間から退避する退避位置との間で前記スペーサを移動可能に支持するスペーサ支持部を備える、ことを特徴とする請求項5に記載のねじり試験機。前記クラッチはフレームに支持された固定部を備え、前記クラッチの固定部、入力軸、出力軸が、この順で回転軸方向に配列され、前記クラッチの固定部及び出力軸は、それぞれ前記シャフトを回転自在に支持する軸受を備え、前記フレームに支持された前記第2の減速機のケースは、前記クラッチの出力軸を回転自在に支持する一対の軸受を備え、前記クラッチの出力軸の軸受が、前記第2の減速機の一対の軸受の間に配置されている、ことを特徴とする請求項2及び請求項2を引用する請求項3から請求項7のいずれか一項に記載のねじり試験機。前記第1のモードは、供試体に繰り返し荷重を与える疲労試験モードであり、前記第2のモードは、供試体に破壊荷重を与える破壊試験モードである、ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のねじり試験機。しかしながら、疲労試験と破壊試験では、必要なトルクの大きさやトルク変動の周波数が異なるため、1台の試験機で両試験を行うことができなかった。本発明の実施形態によれば、供試体の一端を回転可能に保持する駆動部と、供試体の他端を固定する反力部とを備え、駆動部により供試体の一端を回転させることにより供試体にねじり荷重を与えるねじり試験機が提供される。駆動部は、サーボモータと、サーボモータの回転を第1の減速比で減速する第1の減速機と、第1の減速機の出力を伝達するシャフトと、入力軸にシャフトが固定されたクラッチと、クラッチの出力軸の回転を第2の減速比で減速する第2の減速機と、回転可能に支持されたチャックと、シャフト及び第2の減速機の出力軸の一方を切り換え可能にチャックに連結する連結手段と、を備え、クラッチの入力軸と出力軸とを切り離し、連結手段によりシャフトをチャックに連結したときに、第1のモードで動作し、クラッチの入力軸と出力軸とを連結し、連結手段により第2の減速機の出力軸をチャックに連結したときに、第2のモードで動作する。例えば、第1のモードは、供試体に繰り返し荷重を与える疲労試験モードであり、第2のモードは、供試体に破壊荷重を与える破壊試験モードである。この構成によれば、高い周波数で変動する比較的に小さな大きさの繰り返し荷重を供試体に加える疲労試験と、例えば供試体の破壊荷重まで一定の角速度で供試体をねじる破壊試験とを、1つのねじり試験機で行うことが可能となる。また、クラッチ及び第2の減速機には、シャフトが貫通する中空部が回転軸上に形成されている構成としてもよい。この構成によれば、第1のモードで使用される駆動軸シャフトと第2のモードで使用される駆動軸クラッチ及び第2の減速機とを同軸に配置することができるため、小型の比較的に簡単な機構により2つのモードの切り替えが実現する。また、連結手段は、チャックを回転自在に、且つ、チャックがシャフトの先端と当接する第1の位置とチャックがシャフトの先端から離れる第2の位置との間で回転軸方向へスライド自在に支持するスライド手段を備え、チャックを第1の位置に配置して、チャックをシャフトの先端に固定したときに、第1のモードで動作し、チャックを第2の位置に配置して、チャックを第2の減速機の出力軸に固定したときに、第2のモードで動作する構成としてもよい。この構成によれば、簡単な機構により、第2のモードにおいてチャックに連結されないシャフトとチャックとの干渉を防止しつつ、2つのモードの切り替えが可能となる。また、スライド手段は、一端がチャックに固定された軸部と、シャフトの先端部に設けられ、軸部を回転自在かつスライド自在に支持する軸受と、を備える構成としてもよい。この構成によれば、簡単な機構により、チャックをスライド自在に支持することができる。また、シャフトにチャックを支持させる構成でありながら、第2のモードにおいて、チャックの回転がシャフトの回転により干渉を受けることが防止される。また、チャックを第2の位置に配置するときに、チャックとシャフトの先端との距離を保持するスペーサを備え、チャックを第2の位置に配置するときに、チャックは、第2の減速機の出力軸との間でスペーサを挟み込んだ状態で、第2の減速機の出力軸に固定される構成としてもよい。この構成によれば、簡単な仕組みにより,モードの切り替えが可能になる。また、スペーサの少なくとも一部が第2の減速機の出力軸とチャックとの間に配置される有効位置と、スペーサが第2の減速機の出力軸とチャックとの間から退避する退避位置との間でスペーサを移動可能に支持するスペーサ支持部を備える構成としてもよい。この構成によれば、スペーサの移動という簡単な動作のみで、モードの変更が可能になる。また、クラッチはフレームに支持された固定部を備え、クラッチの固定部、入力軸、出力軸が、この順で回転軸方向に配列され、クラッチの固定部及び出力軸は、それぞれシャフトを回転自在に支持する軸受を備え、フレームに支持された第2の減速機のケースは、クラッチの出力軸を回転自在に支持する一対の軸受を備え、クラッチの出力軸の軸受が、第2の減速機の一対の軸受の間に配置されている構成としてもよい。この構成によれば、クラッチ及びシャフトを高い剛性で回転自在に支持することが可能になる。必要なトルクやトルク変動の周波数が異なる2つの試験例えば、疲労試験と破壊試験を1台の試験機で行うことが可能になる。以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態のねじり試験装置100の側面図である。図1に示されるように、本実施形態のねじり試験装置100は、ベース110の上に駆動部120と反力部130とが設けられた構造となっている。駆動部120と反力部130には夫々チャック121、131が設けられている。チャック121、131に供試体を取り付け、駆動部120によってチャック121を回転駆動することにより、供試体にねじり荷重を加えることができるようになっている。反力部130は供試体の固定端として機能するものであり、反力部130に設けられたトルクセンサ132によって、供試体に加わるトルクが計測できるようになっている。駆動部120は、サーボモータ122、第1減速機123、クラッチ124及び第2減速機125を有する。本実施形態の駆動部120は、クラッチ124を操作することによって、サーボモータ122の回転軸に対するチャック121の減速比を切り替えることができるようになっている。すなわち、サーボモータ122の回転軸が第1減速機123のみに連結して小さな減速比を得る第1のモードと、サーボモータ122の回転軸が第1減速機123と第2減速機125に直列に連結して大きな減速比を得る第2のモードとを切り替えることができるようになっている。第1のモードは高い周波数の繰り返し荷重を供試体に加える耐久試験に、第2のモードは大トルクを供試体に加えて破壊する破壊試験ねじ切り試験に使用される。第1のモードと第2のモードとを切り替える為の機構について以下に説明する。図2は、第1のモードにおける駆動部120の側断面図である。サーボモータ122の出力軸不図示は、第1減速機123の入力軸不図示に固定されている。また、第1減速機123の出力端123aには、シャフト126の入力端126aが固定されている。サーボモータ122の出力軸の回転運動は、第1減速機123によって減速されて、シャフト126に伝達される。シャフト126には、中心軸上に延びる貫通孔126cが設けられており、外径を大きくして高いねじれ剛性を確保しつつ、イナーシャが低く抑えられており、高い周波数で反転駆動できるように構成されている。また、第1減速機123のケース123cは、ベース110と共に剛性の高い装置フレームを構成する駆動部側フレーム127に固定されている。クラッチ124は、固定部124a、入力軸124b、出力軸124c及び可動連結軸124dを備えている。固定部124aは、駆動部側フレーム127に固定され、支持されている。固定部124a、入力軸124b、出力軸124c及び可動連結軸124dには、それぞれ中心軸上にシャフト126が通される貫通穴が形成されている。固定部124a及び出力軸124cの貫通穴内には、それぞれ軸受124e及び124fが設けられており、シャフト126は、軸受124e及び124fを介して、固定部124a及び出力軸124cにそれぞれ回転自在に支持されている。また、入力軸124bの内周面はシャフト126の外周面に固定されており、入力軸124bはシャフト126と一体となって固定部124aに対して回転可能となっている。また、固定部124aには、ソレノイド不図示が埋め込まれている。可動連結軸124dの出力軸124cと対向する面には、出力軸124cの入力端図2における左端を収容する凹部が形成されている。また、出力軸124cの入力端の外周面と、可動連結軸124dの凹部の内周面には、回転軸方向へ延びる噛み合い歯が形成されており、可動連結軸124dは出力軸124cの入力端の外周面のスプラインに沿って回転軸方向図2における左右方向へ摺動可能となっている。また、可動連結軸124dと出力軸124cとの噛み合い歯は常に係合しているため、可動連結軸124dが回転すると、出力軸124cは可動連結軸124dと共に回転する。また、可動連結軸124dは磁性体から形成されており、固定部124aのソレノイドが励磁されると、可動連結軸124dは固定部124a側への磁気吸引力を受けて、入力軸124bに密着する。入力軸124bと可動連結軸124dの互いに対向する面にも、それぞれ半径方向に延びる噛み合い歯クラッチ面が形成されており、可動連結軸124dが入力軸124bに密着すると、噛み合い歯同士が係合して、可動連結軸124d及び出力軸124cが入力軸124bと一体に回転するすなわちクラッチ124が連結する。また、可動連結軸124dはコイルばね不図示により固定部124a側に付勢されている。そのため、ソレノイドを消磁すると、可動連結軸124dが入力軸124bから離れて、入力軸124bとの噛み合い歯の係合が解かれ、入力軸124bの駆動力は可動連結軸124d及び出力軸124cには伝達されなくなるすなわちクラッチ124が切り離される。また、出力軸124cは、第2減速機125の入力ギア125aに連結されている。クラッチ124が連結されると、入力軸124bの駆動力は、可動連結軸124d及び出力軸124cを介して、第2減速機125の入力ギア125aに伝達される。第1のモードでは、クラッチ124が切り離されるため、入力軸124bの駆動力は、第2減速機125には伝達されない。また、図2に示される第1のモードでは、チャック121は、ボルトB1を介してシャフト126の先端部に固定される。そのため、第1のモードでは、チャック121はシャフト126と一体に回転する。このように、第1のモードでは、サーボモータ122の出力軸の回転運動は、第1減速機123のみによって減速されてチャック121に伝達されることになる。なお、シャフト126の先端は、第2減速機125の出力軸125cの先端面図2における右端から僅かに突出しており、チャック121をシャフト126の先端部に固定に固定したときにチャック121が第2減速機125の出力軸125cと干渉することはない。次に、第2のモードについて説明する。図3は、第2のモードにおける駆動部120の側断面図である。また、図4は、チャック121側から見た駆動部120の正面図である。第2のモードでは、クラッチ124の入力軸124bと可動連結軸124dのクラッチ面同士が係合しており、入力軸124bの駆動力は、可動連結軸124dを介して、出力軸124cに伝達される。また、ボルトB1図2が取り外されてシャフト126とチャック121との連結が外れており、且つボルトB2によってチャック121が第2減速機125の出力端125cに固定された状態となっている。前述のように、クラッチ124の出力軸124cは第2減速機125の入力ギア125aと連結しているので、第2のモードでは、サーボモータ122の出力軸の駆動力は、第1減速機123及び第2減速機125を介してチャック121に伝達される。すなわち、第2のモードにおいては、サーボモータ122の出力軸の回転が第1減速機123及び第2減速機125によって二重に減速されることになるため、第1のモードと比べてより高い減速比ですなわち、より大きなトルクでチャック121が回転駆動される。なお、第2のモードにおいても、シャフト126はチャック121よりも高い回転数で回転駆動されている。また、シャフト126の出力端は、第2減速機125の出力軸125cの先端面から突出しているため、シャフト126の出力端にチャック121が接触して摩擦が生じないよう、チャック121は、第1のモード時よりも手前側図3において右側に引き出された状態で第2減速機125の出力端125cに固定されるようになっている。また、第2のモードでは、チャック121が手前側に引き出された状態を保持できるよう、チャック121と第2減速機125の出力端125cの間には、スペーサプレート129aが挟み込まれている。図4に示されるように、スペーサプレート129aは、第2減速機125の出力端125cに固定されている一対のガイドレール129bに挟まれた状態で、ガイドレール129bに沿った方向すなわち、ねじり試験装置100のねじり軸に直交する一方向にスライド自在に保持されている。スペーサプレート129aはチャック121の回転中心を挟み込むように一対設けられており、第1のモードにおいては、一対のスペーサプレート129aは、それぞれチャック121から離れる方向へ移動し図4における二点鎖線部、チャック121と干渉しないようになっている。第1のモード図2から第2のモード図3に切り替えるには、クラッチ124を入れてシャフト126と第2減速機125とを連結し、ボルトB1を取り外してチャック121を手前に引き出し、スペーサプレート129aを互いに近づける方向にスライドさせ、スペーサプレート129aを介してチャック121をボルトB2によって第2減速機125の出力端125cに固定する。一方、第2のモードから第1のモードに切り替えるには、クラッチ124を切ってシャフト126と第2減速機125との連結を解除し、ボルトB2を取り外し、スペーサプレート129aをスライドさせてチャック121の外側に引き出し、チャック121を奥側図2、図3における左側に押し込んだ後、ボルトB1によってシャフト126に固定する。以上のように、本実施形態においては、第1のモードと第2のモードとを切り替える際に、チャック121を回転軸方向に移動させる。図2及び図3に示されるように、チャック121のシャフト126と対向する面には、回転軸上に延びる軸部121aが設けられている。軸部121aは、シャフト126の貫通孔126cよりも僅かに小径に形成されており、貫通孔126c内に収容される。また、貫通孔126cの、軸部121aが差し込まれるシャフト126の先端付近には、軸部121aを回転自在かつ回転軸方向にスライド自在に支持する無給油ブッシュ126dが埋め込まれている。第1のモード及び第2のモードの何れにおいても、チャック121の軸部121aはシャフト126の貫通孔126cに差し込まれた状態となる。そのため、動作モードを切り替える際にチャック121を回転軸方向に移動しても、チャック121が脱落しないようになっている。本実施形態のねじり試験装置100は、様々な寸法の供試体に対するねじり試験耐久試験及びねじ切り試験を行うことができるよう、反力部130を軸方向図1における左右方向に移動させて、チャック121と131との間隔を調整可能となっている。図5は、反力部130の背面図図1における右側から見た図である。図5に示されているように、ベース110の上面には、一対の溝111が形成されている。この溝111とボルトB3とを用いて、反力部130がベース110に固定される。ボルトB3による反力部130の固定機構につき、以下、詳説する。図6は、図5のボルトB3近傍を拡大した図である。図6に示されるように、溝111は、上部111aの幅より下部111bの幅が大きく形成された、断面が逆T字状の段差付きの溝である。また、ボルトB3は、溝111の下部111bに配置されているナット133と、反力部130の底部プレート134の上に配されている油圧ナット135aにねじ込まれるようになっている。ナット133の幅方向寸法は、溝111の下部111bの幅よりもわずかに小さく、上部111aの幅よりは大きいので、ボルトB3aをナット133にねじ込んだ状態で油圧ナット135aによってボルトB3の締め付けを行うと、油圧ナット135aとナット133の間で底部プレート134と溝111の上部111aとが締めつけられる。この結果、反力部130がベース110に強固に固定される。一方、油圧ナット135aを用いてボルトB3を緩めることにより、底部プレート134とベース110との締め付けが緩められ、反力部130が溝111に沿って軸方向に移動可能となる。油圧ナット135aは、外部から供給される作動油の油圧によってボルトB3の締め付け/緩めを行う手段である。そのため、反力部130を移動/固定する際は作動油の油圧を変動させるのみでよく、手動でナットを緩める必要はない。反力部130の移動機構について以下に説明する。ベース110上には、チェーン138aが溝111と平行な向きとなるよう配置されている。チェーン138aの両端はベース110に固定されている。反力部130には、チェーン138aと係合するスプロケット138bが取り付けられており、油圧ナット135aを緩めて反力部130を移動可能とした状態でスプロケット138bを図示しないハンドルで回転させることによって、チェーン138aに沿って反力部130を移動させることができる。また、図1に示されるように、反力部130のチャック131及びトルクセンサ132は、トルクセンサ134に固定された固定軸137を介して、底部プレート134に直立して固定されている反力板136に固定されるようになっている。図5に示されるように、反力板136には、丸穴136a及び、丸穴136aから半径方向外側に延びるスリット136bが形成されている。また、反力板136には、スリット136bと交差するように形成されたボルト穴136cを有する。丸穴136aの径は固定軸137の径よりもわずかに大きい程度であるため、ボルト穴136cにボルトB4を通して油圧ナット135bで締め付けを行うことにより、スリット136bの幅が狭まって丸穴136aの径が縮小し、丸穴136a内で固定軸137がクランプされて固定される。前述のように、反力部130の固定機構と同様、固定軸137のクランプも油圧ナット135bを用いて行われる。そのため、例えば供試体の使用や試験内容に応じてトルクセンサ132やチャック131の交換を行う等の作業を手作業によるボルト締め/緩めを行うことなく容易且つ素早く行うことが可能となる。また、図1に示されるように、駆動部120と反力部130の中間の位置の上方には、非接触式の温度センサ141が配置されている。温度センサ141は、ねじり試験の軸方向図1における左右方向と略平行に延びるアーム142を介して駆動部側フレーム127に保持されている。温度センサ141は、アーム142に沿って軸方向に移動可能であり、供試体の所望の位置の温度を計測することができるようになっている。"