説明

揺動回転試験装置

【課題】機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行うことが可能な揺動回転試験装置を提供する。
【解決手段】供試体2を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置1であって、供試体2が連結される可動治具50を揺動させるとともに回転させる可動部(スイングアーム10、スピンドル30)と、この可動部(スピンドル30)と可動治具50との間に設けられ供試体2の抵抗力を計測する抵抗力計測手段(分力センサ51、トルクセンサ52)と、可動治具50と可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材53と、このロック部材53を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構55とを備え、このロック切り換え機構55はロック部材53を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構72、82を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、機械部品の耐久性を試験するため、機械部品の供試体を繰り返し運動させる試験装置が用いられる。
【0003】
特許文献1に開示された転がり滑り試験装置は、供試体の揺動運動を繰り返し行い、その耐久性や潤滑性能の評価を行う装置である。
【特許文献1】特開2003−247915号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このような従来の試験装置では、供試体を繰り返し運動させる可動部に供試体の抵抗力を計測するセンサを設けると、このセンサに繰り返し負荷がかかり、センサを損傷する可能性があるため、抵抗力を計測するセンサ等を用いて供試体のフリクション等を測定する性能試験を行うことができない。
【0005】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行うことが可能な揺動回転試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置であって、供試体が連結される可動治具と、この可動治具を揺動させるとともに回転させる可動部と、この可動部と可動治具の間に設けられ供試体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、可動治具と可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材と、このロック部材を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構とを備え、このロック切り換え機構はロック部材を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構を備えることを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、揺動回転試験装置は、供試体の耐久性等を評価する耐久試験時に、ロック部材を規制位置に切り換え、ディテント機構がロック部材を規制位置にて係止することにより、可動部と可動治具との相対変位を規制した状態で、可動部が繰り返し動かされる。これにより、抵抗力計測手段に曲げモーメント等の負荷がかかることを抑えられ、抵抗力計測手段を保護しながら耐久試験を行うことができる。
【0008】
供試体のフリクション性能等を評価する性能試験時に、ロック部材を解除位置に切り換え、ディテント機構がロック部材を解除位置にて係止することにより、可動部と可動治具との相対変位を規制しない状態で、可動部が動かされる。これにより、抵抗力計測手段の出力信号に基づいて供試体のフリクション性能等を評価することができる。
【0009】
こうして、1台の揺動回転試験装置によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0011】
図1〜4に示す揺動回転試験装置1は、供試体2の揺動と回転を繰り返して作動させる耐久試験を行うとともに、この耐久試験の前後で供試体2のフリクション等を測定する性能試験を行うものである。
【0012】
図1は揺動回転試験装置1のセンサ取り付け部を示す断面図である。ここで、互いに直交するX、Y、Zの3軸を設定し、X軸が略水平横方向、Y軸が略水平前後方向、Z軸が略垂直方向に延びるものとし、以下、図1において揺動回転試験装置1の構成について説明する。
【0013】
揺動回転試験装置1は、図示しない架台に対してY軸方向に延びる揺動中心軸(Y軸)まわりに揺動するスイングアーム10と、このスイングアーム10に対してベアリング29を介して回転するスピンドル30と、このスピンドル30に対して供試体2を連結する可動治具50と、架台に対して供試体2を連結する固定治具49とを備え、供試体2をスイングアーム10の揺動中心軸まわりに揺動させるとともに、供試体2をスピンドル30の回転中心軸まわりに回転させるようになっている。
【0014】
例えばボールジョイントである供試体2は、互いに回動可能に嵌合するボール4とケージ5とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能するものである。
【0015】
供試体2はそのボール4が可動治具50に締結され、そのケージ5が固定治具49に締結される。
【0016】
なお、供試体2はボールジョイントに限らず、二つの部材を回動可能に嵌合する構成を有する他の機械部品でもよい。
【0017】
揺動回転試験装置1は、性能試験時に、供試体2に負荷をかけた状態で分力センサ51、トルクセンサ52の計測値に基づいて供試体2のフリクションを測定するようになっている。
【0018】
供試体2の抵抗力を計測する抵抗力計測手段として、スピンドル30と可動治具50との間に、分力センサ51とトルクセンサ52とが設けられる。
【0019】
スピンドル30に可動治具50を連結するセンサ固定ボルト54が設けられる。このセンサ固定ボルト54にリング状の分力センサ51とトルクセンサ52とが並んで嵌合して設けられる。
【0020】
分力センサ51は、スイングアーム10を揺動させたときに供試体2のフリクションにより発生するX、Yの2軸方向の分力を計測するものである。
【0021】
トルクセンサ52は、スピンドル30により供試体2を回転させたときに供試体2のフリクションにより発生するZ軸まわりの抵抗をトルクとして計測するものである。
【0022】
センサ固定ボルト54は、その端部がスピンドル30に螺合して締結され、スピンドル30の回転軸上に取り付けられる。
【0023】
センサ固定ボルト54を貫通させる円筒状の芯だしスリーブ48が設けられる。円環状の分力センサ51、トルクセンサ52は、芯だしスリーブ48の外周面に嵌合して支持される。
【0024】
センサ固定ボルト54の端部にセンサ締め付け用ナット79が螺合し、スピンドル30とセンサ締め付け用ナット79との間に分力センサ51、トルクセンサ52、ガイドブロック56が並んで介装される。分力センサ51とトルクセンサ52とは、センサ固定ボルト54によって所定の締め付け荷重が付与される。
【0025】
耐久試験時に、分力センサ51とトルクセンサ52を保護するため、可動治具50とスピンドル30との相対変位を規制するロック部材53と、このロック部材53を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構55とが設けられる。
【0026】
円環状のガイドブロック56は、センサ固定ボルト54の端部にセンサ締め付け用ナット79を締結される。ガイドブロック56には円環状のスペーサ57が複数のボルト69を介して締結され、このスペーサ57に可動治具50が締結される。
【0027】
円環状のロック部材53は、円柱状のガイドブロック56の外周面に摺動可能に嵌合して設けられる。ガイドブロック56の側部にはキー58が締結される。一方、ロック部材53にはこのキー58に係合する溝59が形成される。キー58が溝59に係合することにより、ロック部材53はガイドブロック56に対する回転が係止され、ガイドブロック56に対してスピンドル30の回転軸方向にのみ移動可能に支持される。
【0028】
ロック部材53の内周部には円錐面状のカム面60が形成され、スピンドル30の外周部にはこのカム面60が嵌合する円錐面状の支持面61が形成される。
【0029】
図1と図4に実線で示すように、ロック部材53が規制位置にある状態ではカム面60が支持面61に嵌合し、可動治具50とスピンドル30の相対変位を規制する。
【0030】
図4に2点鎖線で示すように、ロック部材53がこの規制位置から下降して解除位置に切り換えられると、カム面60が支持面61から離れ、可動治具50とスピンドル30の相対変位が可能となる。
【0031】
ロック切り換え機構55は、ロック部材53を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック56と、ロック部材53の外周に螺合する螺旋リング65と、この螺旋リング65をガイドブロック56に対して回転可能に支持する切り換えリング62と、この切り換えリング62を介して螺旋リング65を正逆両方向に回動させるロック切り換えアクチュエータ(図示せず)とを備える。
【0032】
なお、螺旋リング65は切り換えリング62に複数のボルト71を介して締結される。螺旋リング65と切り換えリング62とを一体形成してもよい。
【0033】
図4に示すように、ロック部材53の外周面には2条の螺旋溝66が形成される。一方、螺旋リング65の内周面には2条の螺旋突起67が形成される。各螺旋溝66に各螺旋突起67が摺動可能に嵌合し、螺旋リング65の回転作動がロック部材53の回転軸方向の動きに変換される。
【0034】
円盤状をした切り換えリング62の内周面には環状突起63が形成される。一方、ガイドブロック56とスペーサ57との間に形成される環状溝68が形成される。環状突起63が環状溝68に摺動可能に嵌合し、切り換えリング62がスピンドル30の回転軸まわりに回転可能に支持される。
【0035】
切り換えリング62はその外周部から突出する一対の肩部64を有し、ロック切り換えアクチュエータがいずれか一方の肩部64を押すことにより切り換えリング62が螺旋リング65と共に回動するようになっている。
【0036】
ロック部材53をガイドブロック56に対して規制位置と解除位置とにて係止するディテント機構として、ロック部材53がガイドブロック56に対して回転軸方向に移動することを係止する移動係止ディテント機構72と、切り換えリング62がスペーサ57に対して回転することを係止する回転係止ディテント機構82とが設けられる。
【0037】
図2に示すように、切り換えリング62には6個の回転係止ディテント機構82が放射状に並んで設けられる。
【0038】
切り換えリング62には6個の穴76が放射状に形成され、この穴76に回転係止ディテント機構82が介装される一方、この穴76の延長上にてスペーサ57の外周面には円錐状に窪む凹部84が形成される。
【0039】
図3に示すように、回転係止ディテント機構82は、図示しないスプリングの付勢力により突出するボール83を凹部84に係合させ、ガイドブロック56に対する切り換えリング62の回転を係止する。
【0040】
なお、スペーサ57の外周面に円錐状に窪む凹部84を形成する構造に限らず、スペーサ57の外周面に回転軸方向に延びる溝を形成してもよい。
【0041】
また、回転係止ディテント機構82が係合する相手部材は、スペーサ57に限らず、ガイドブロック56でもよい。
【0042】
移動係止ディテント機構72はロック部材53に放射状に並んで設けられる。ガイドブロック56の外周面には、移動係止ディテント機構72が設けられる位置に、円錐状に窪む凹部74が形成される。移動係止ディテント機構72は、図示しないスプリングの付勢力により突出するボールを凹部74に係合させ、ガイドブロック56に対してロック部材53が回転軸方向に移動することを係止する。
【0043】
ロック切り換え機構55に設けられる回転係止ディテント機構82と移動係止ディテント機構72の個数は、ロック部材53を保持するのにロック切り換え機構55に要求される係止力に応じて任意に設定される。
【0044】
ロック切り換え機構55は、回転係止ディテント機構82と移動係止ディテント機構72との両方を備えることにより、ガイドブロック56まわりの限られたスペースにて必要な個数を設けることが可能となる。
【0045】
なお、回転係止ディテント機構82と移動係止ディテント機構72のいずれか一方のみによってロック切り換え機構55に要求される係止力が確保される場合は、他方を廃止してもよい。
【0046】
揺動回転試験装置1は、以上のように構成され、耐久試験時に、図示しないサーボアクチュエータによって供試体2にZ軸方向とX軸方向の荷重が付与された状態で、供試体2をスイングアーム10の揺動中心軸まわりに揺動させるとともに、供試体2をスピンドル30の回転中心軸まわりに回転させる作動が繰り返し行われる。
【0047】
耐久試験時に、図1、図4に実線で示すように、ロック部材53はそのカム面60がスピンドル30の支持面61に嵌合する規制位置に保持され、可動治具50とスピンドル30の相対変位を規制する。この状態で、耐久試験時に供試体2にかかる荷重は、可動治具50とロック部材53とスピンドル30によって支持されるため、分力センサ51とトルクセンサ52に曲げモーメントがかからないように保護される。
【0048】
性能試験時に、図4に2点鎖線で示すように、ロック部材53がこの規制位置から下降して解除位置に切り換えられ、カム面60が支持面61から離れ、可動治具50とスピンドル30の相対変位が規制されない。この状態で、性能試験時に供試体2の摩擦抵抗力によって、分力センサ51に水平方向(X、Y軸方向)の力がかかり、そしてトルクセンサ52にZ軸まわりの回転トルクがかかり、分力センサ51、トルクセンサ52との計測値に基づいて供試体2のフリクションが測定される。
【0049】
本実施の形態では、供試体2を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置1であって、供試体2が連結される可動治具50と、この可動治具50を揺動させるとともに回転させる可動部(スイングアーム10、スピンドル30)と、この可動部(スピンドル30)と可動治具50との間に設けられ供試体2の抵抗力を計測する抵抗力計測手段(分力センサ51、トルクセンサ52)と、可動治具50と可動部(スピンドル30)の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材53と、このロック部材53を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構55とを備え、このロック切り換え機構55はロック部材53を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構72、82を備える。
【0050】
上記構成に基づき、揺動回転試験装置1は、供試体2の耐久性等を評価する耐久試験時に、ロック部材53を規制位置に切り換え、ディテント機構72、82がロック部材53を規制位置にて係止することにより、可動部(スピンドル30)と可動治具50との相対変位を規制した状態で、可動部(スピンドル30)が繰り返し動かされる。これにより、抵抗力計測手段(分力センサ51、トルクセンサ52)に曲げモーメント等の負荷がかかることを抑えられ、抵抗力計測手段(分力センサ51、トルクセンサ52)を保護しながら耐久試験を行うことができる。
【0051】
供試体2のフリクション性能等を評価する性能試験時に、ロック部材53を解除位置に切り換え、ディテント機構72、82がロック部材53を解除位置にて係止することにより、可動部(スピンドル30)と可動治具50との相対変位を規制しない状態で、可動部(スピンドル30)が動かされる。これにより、抵抗力計測手段(分力センサ51、トルクセンサ52)の出力信号に基づいて供試体2のフリクション性能等を評価することができる。
【0052】
こうして、1台の揺動回転試験装置1によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。
【0053】
本実施の形態では、ロック切り換え機構55は、ロック部材53を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック56と、ロック部材53の外周に螺合する螺旋リング65と、この螺旋リング65をガイドブロック56に対して回転可能に支持する切り換えリング62とを備え、この切り換えリング62の回転に伴ってロック部材53が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、ディテント機構72はロック部材53がガイドブロック56に対して回転軸方向に移動することを係止する構成とする。
【0054】
上記構成に基づき、ディテント機構72はロック部材53がガイドブロック56に対して回転軸方向に移動することを係止する。これにより、耐久試験時に、ロック部材53を駆動するロック切り換えアクチュエータの操作部がロック部材53から離され、可動部(スイングアーム10、スピンドル30)の動きに干渉しないようにすることができる。
【0055】
本実施の形態では、ロック切り換え機構55は、ロック部材53を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロック56と、ロック部材53の外周に螺合する螺旋リング65と、この螺旋リング65をガイドブロック56に対して回転可能に支持する切り換えリング62とを備え、この切り換えリング62の回転に伴ってロック部材53が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、ディテント機構82は切り換えリング62がガイドブロック56に対して回転することを係止する構成とする。
【0056】
上記構成に基づき、ディテント機構72は切り換えリング62がガイドブロック56に対して回転することを係止する。これにより、耐久試験時に、ロック部材53を駆動するロック切り換えアクチュエータの操作部がロック部材53から離され、可動部(スイングアーム10、スピンドル30)の動きに干渉しないようにすることができる。
【0057】
本実施の形態では、可動部として、揺動中心軸まわりに揺動するスイングアーム10と、このスイングアーム10に対して回転する可動部(スピンドル30)とを備える。
【0058】
これにより、揺動回転試験装置1は、供試体2を揺動させる動作と供試体2を回転させる動作を同時に行うことができる。
【0059】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の実施の形態を示す揺動回転試験装置の断面図。
【図2】同じく図1のA−A線に沿う矢視図。
【図3】同じくディテント機構まわりの断面図。
【図4】同じくロック切り換え機構の構成図。
【符号の説明】
【0061】
1 揺動回転試験装置
2 供試体
10 スイングアーム(可動部)
30 スピンドル(可動部)
49 固定治具
50 可動治具
51 分力センサ(抵抗力計測手段)
52 トルクセンサ(抵抗力計測手段)
53 ロック部材
54 センサ固定ボルト
55 ロック切り換え機構
56 ガイドブロック
62 切り換えリング
72 移動係止ディテント機構
82 回転係止ディテント機構

【特許請求の範囲】
【請求項1】
供試体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置であって、
供試体が連結される可動治具体と、
この可動治具体を揺動させるとともに回転させる可動部と、
この可動部と前記可動治具体との間に設けられ前記供試体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、
前記可動治具体と前記可動部の相対変位を規制する規制位置と両者の相対変位を規制しない解除位置との間で移動するロック部材と、
このロック部材を規制位置と解除位置とに切り換えるロック切り換え機構とを備え、
このロック切り換え機構は前記ロック部材を規制位置と解除位置とにてそれぞれ係止するディテント機構を備えたことを特徴とする揺動回転試験装置。
【請求項2】
前記ロック切り換え機構は、
前記ロック部材を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロックと、
前記ロック部材の外周に螺合する螺旋リングと、
この螺旋リングを前記ガイドブロックに対して回転可能に支持する切り換えリングとを備え、
この切り換えリングの回転に伴って前記ロック部材が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、
前記ディテント機構は前記ロック部材の前記ガイドブロックに対する移動を係止することを特徴とする請求項1に記載の揺動回転試験装置。
【請求項3】
前記ロック切り換え機構は、
前記ロック部材を規制位置と解除位置との間で移動可能に支持するガイドブロックと、
前記ロック部材の外周に螺合する螺旋リングと、
この螺旋リングをガイドブロックに対して回転可能に支持する切り換えリングとを備え、
この切り換えリングの回転に伴って前記ロック部材が規制位置と解除位置との間で回転軸方向に移動する構成とし、
前記ディテント機構は前記切り換えリングの前記ガイドブロックに対する移動を係止することを特徴とする請求項1または2に記載の揺動回転試験装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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