ギヤの衝撃試験機
【課題】 歯車の噛合部に、回転時のような接線方向の剪断荷重を作用させて試験できるギヤの衝撃試験機を提供すること。
【解決手段】 試験機本体１に、鋼球Ｂの落下方向の移動を許容されて取付けられた移動板９と、移動を禁止されて取付けられた固定板３と、移動板９，１０に取付けられ、これと一体行動するラック５，６と、ラック５，６に噛合して、固定板３に回転可能に取付けられたピニオンギヤ４とから構成した試験体Ｔを設けた。
【解決手段】 試験機本体１に、鋼球Ｂの落下方向の移動を許容されて取付けられた移動板９と、移動を禁止されて取付けられた固定板３と、移動板９，１０に取付けられ、これと一体行動するラック５，６と、ラック５，６に噛合して、固定板３に回転可能に取付けられたピニオンギヤ４とから構成した試験体Ｔを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はギヤの衝撃試験機に関し、特にギヤの回転時に噛合部にかかる剪断方向の耐荷重試験を行うのに好適なギヤの衝撃試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衝撃試験機としては、特許文献１に記載される技術が知られている。すなわち、鋼球（ウェイト）を落下させて試験体に衝突させ、試験体の変形具合から試験体の耐衝撃性を測定するものである。
【０００３】
ところが、従来の衝撃試験機は、単純に試験体に鋼球を落下方向に衝突させるため、ギヤ（歯車）の回転方向（接線方向）の耐荷重試験や耐衝撃試験を行うには適したものでなかった。
【特許文献１】特開２００５−２３３９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の通り、実際にギヤを使用する場合に、ギヤが垂直な圧力で潰れてしまうような破壊や変形を問題とすることはほとんど無い。
【０００５】
しかしながら、プリンタの用紙カッターに噛み込みが生じて駆動機構のギヤに衝撃的な負荷が掛かる場合や、プラテンローラーで用紙のフィードとバックフィードを繰り返す場合等、駆動部のギヤに衝撃的な荷重がかかり、噛合部に損傷が発生することは考え得ることである。
【０００６】
このような状態を再現するのに、従来は実際にプリンタを稼働させて繰り返し印字をさせて装置全体の耐久性を試験していた。
このため、試験に長い時間と電力や消耗品および労力が必要だった。
【０００７】
本発明は上記従来技術による課題を解決するためになされたもので、本発明は実際のギヤの使用状態に近い条件、すなわち、回転時、他のギアとの噛合時に歯部にかかる接線方向の剪断荷重を加えて試験できるギヤの衝撃試験機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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明が採用する構成は、落下させた鋼球を試験体に衝突させて試験体の耐衝撃特性を測定するギヤの衝撃試験機であって、前記試験体は、試験機本体に移動を禁止して設けた固定部および支持軸と、前記支持軸に回転可能に支持されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合する第一、第二のラックと、前記試験機本体および第一のラックに取付けられ、前記鋼球の落下方向の移動を許容された第一の移動部と、前記試験機本体および第二のラックに取付けられ、前記ピニオンギヤの回転と第二のラックを介して駆動される方向の移動を許容された第二の移動部と、前記固定部と第二の移動部の間に設けられた圧力センサとからなる。
【０００９】
この場合、前記圧力センサを用いて、第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録するのが好ましい。
【００１０】
また、前記ラックはピニオンギヤよりも強靭な材料から構成するのが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、鋼球を落とす高さと回数を調整することにより、ラックとピニオンギヤとの噛合部に、接線方向の剪断荷重を段階的に繰り返し与えることができ、ギヤに破壊が起こる条件を定量的に計測できる。
【００１２】
特に、圧力センサを用いて第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録すると、ギヤの変形に用いられたエネルギーも測定できる。
【００１３】
そして、例えばラックは金属材料、ピニオンギヤはプラスチック材料のように、ラックをピニオンギヤよりも強靭な材料から構成することで、変形や破壊が起こるのはピニオンギヤの側となるよう条件を固定できる。
こうして、プラスチックの射出成型条件を策定したり、強度設計に役立てることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の衝撃試験機によれば、鋼球を所定の高さから試験体に落下させることにより、ギヤの所定部位（噛合部）に接線方向であり、かつ、剪断方向に定量的な衝撃を繰り返し与えることができる。
【００１５】
そして、従来の耐久試験のように、ギヤを組み込んだ機械を稼働させることなく、電力や消耗品が節約でき、試験時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この形態によりこの発明が限定されるものではなく、また、以下に示す形態の構成要素には、当業者が置換可能且つ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれるものとする。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態にかかるギヤの衝撃試験機を示す側断面図、図２は図１中の矢示II-II方向断面図、図３は使用方法の一例を示す機能説明図である。
【００１８】
この衝撃試験機１は、鋼球（ウェイト）Ｂを試験体Ｔに衝突させることにより、試験体Ｔの耐衝撃特性を測定する試験機である。
この衝撃試験機１は、試験機本体２と、該試験機本体２の一端側に設けられた試験体Ｔから構成され、前記試験機本体２は、図示の如く一の幅方向に伸張する長板状の部材からなり、鋼球Ｂの落下の衝撃等に対し撓みや変形が生じないよう、ステンレススチール等の材料から頑丈に形成されている。
【００１９】
前記試験体Ｔは、以下に述べる固定板３、移動板９，１０、ラック５，６、ピニオンギヤ４、およびガイド部材７，８とから大略構成される。
【００２０】
３は固定部としての固定板である。該固定板３は断面がＬ字状であり、前記試験機本体２の一端側に設けられて垂直に突出する突出部３Ａと、該突出部３Ａの先端から前記試験機本体２に平行に伸張する対向部３Ｂよりなる。
前記突出部３Ａには、試験機本体に対して平行に突出する支持軸１１が設けられ、ピニオンギヤ４が回転可能に支持されている。
固定板３は試験機本体２に移動を禁止して設けられ、試験機本体２と強固に一体化している。
また、前記ピニオンギヤ４は、射出成形等で大量安価に製造できるエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００２１】
５，６は前記ピニオンギヤ４に噛合する第一，第二のラックであり、各ラック５，６は前記ピニオンギヤ４よりも強靱な、たとえばステンレス等の金属材料からなり、試験機本体２の一端側と固定板３の突出部３Ａとにそれぞれ固定されたガイド部材７，８を介して水平移動可能に設けられている。
【００２２】
９，１０はそれぞれ前記第一，第二のラックに取り付けられた移動部としての移動板であり、このうち第一の移動板９は前記ガイド部材７に支持されて鋼球Ｂの落下方向の移動を許容されており、第二の移動板１０は第二のラックに取付けられ、ガイド部材８に支持されて前記ピニオンギヤ４の回転を介して固定板３の対向部３Ａ側への移動を許容されている。
１１は前記対向部３Ａと第二の移動板１０の間に設けられた圧力センサである。該圧力センサ１１は、圧力の変化を電気信号に変換して図示しない測定機器へと出力し、測定機器は時間の経過とともに圧力値を記録する。
そして、（受けた圧力×時間）の式より求められるグラフ上の面積から、ギヤ４が破壊に至るまでに受けたエネルギーが求められる。
【００２３】
なお、前記ピニオンギヤ４は本実施の形態における被験材料となるもので、その外周面には前記ラック５，６と噛合する噛合部４Ａを備えている。このようなピニオンギヤ４は、その材質、製造加工方法や構造等が耐久性に及ぼす影響を研究調査する対象として用いられる。
【００２４】
なお、１２，１３は前記試験機本体２の両側面を覆うように設けられたカバー板であり、該カバー板１２には鋼球Ｂを落下させる高さを測定するためのスケール目盛１２Ａが設けてある。
【００２５】
本実施の形態のギヤの衝撃試験機１は以上の構成を有するもので、使用時には垂直に立てた状態とするか、図３に示すように試験機本体２を下側にしてほぼ垂直に近い傾斜状態として固定する。
【００２６】
そして、鋼球Ｂを所定の高さから試験体Ｔに向け自然落下させるという基本構成においては従来技術のものと格別差異はない。
【００２７】
然るに、ギヤの衝撃試験機１によれば、鋼球Ｂを所定高さから試験体Ｔに落下させることにより、ピニオンギヤ４とラック５，６との噛合部に、剪断方向で定量的な衝撃を繰り返し与えることができる。
これにより、従来の耐久試験のように、ピニオンギヤを組み込んだ機械を稼働させる必要がなく、電力や消耗品が節約でき、試験時間も労力も大幅に短縮できる。
【００２８】
更に、圧力センサ６の出力を記録することにより、（受けた圧力×時間）の式より、破壊に至るまでに受けたエネルギーの定量的なデータの取得も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のギヤの衝撃試験機は、プラスチック製ギヤの材質、加工、構造設計、製品評価、保証などに用いることができる。
また、噛合して回転する部材の強度試験に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるギヤの衝撃試験機を示す横断面図である。
【図２】図１中の矢示II-II方向断面図である。
【図３】ギヤの衝撃試験機の使用方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…衝撃試験機、２…試験機本体、３…固定板（固定部）、４…ピニオン、５…第一のラック、６…第二のラック、７，８…ガイド部材、９…第一の移動板、１０…第二の移動板、１１…圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明はギヤの衝撃試験機に関し、特にギヤの回転時に噛合部にかかる剪断方向の耐荷重試験を行うのに好適なギヤの衝撃試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の衝撃試験機としては、特許文献１に記載される技術が知られている。すなわち、鋼球（ウェイト）を落下させて試験体に衝突させ、試験体の変形具合から試験体の耐衝撃性を測定するものである。
【０００３】
ところが、従来の衝撃試験機は、単純に試験体に鋼球を落下方向に衝突させるため、ギヤ（歯車）の回転方向（接線方向）の耐荷重試験や耐衝撃試験を行うには適したものでなかった。
【特許文献１】特開２００５−２３３９１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の通り、実際にギヤを使用する場合に、ギヤが垂直な圧力で潰れてしまうような破壊や変形を問題とすることはほとんど無い。
【０００５】
しかしながら、プリンタの用紙カッターに噛み込みが生じて駆動機構のギヤに衝撃的な負荷が掛かる場合や、プラテンローラーで用紙のフィードとバックフィードを繰り返す場合等、駆動部のギヤに衝撃的な荷重がかかり、噛合部に損傷が発生することは考え得ることである。
【０００６】
このような状態を再現するのに、従来は実際にプリンタを稼働させて繰り返し印字をさせて装置全体の耐久性を試験していた。
このため、試験に長い時間と電力や消耗品および労力が必要だった。
【０００７】
本発明は上記従来技術による課題を解決するためになされたもので、本発明は実際のギヤの使用状態に近い条件、すなわち、回転時、他のギアとの噛合時に歯部にかかる接線方向の剪断荷重を加えて試験できるギヤの衝撃試験機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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明が採用する構成は、落下させた鋼球を試験体に衝突させて試験体の耐衝撃特性を測定するギヤの衝撃試験機であって、前記試験体は、試験機本体に移動を禁止して設けた固定部および支持軸と、前記支持軸に回転可能に支持されたピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛合する第一、第二のラックと、前記試験機本体および第一のラックに取付けられ、前記鋼球の落下方向の移動を許容された第一の移動部と、前記試験機本体および第二のラックに取付けられ、前記ピニオンギヤの回転と第二のラックを介して駆動される方向の移動を許容された第二の移動部と、前記固定部と第二の移動部の間に設けられた圧力センサとからなる。
【０００９】
この場合、前記圧力センサを用いて、第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録するのが好ましい。
【００１０】
また、前記ラックはピニオンギヤよりも強靭な材料から構成するのが好ましい。
【００１１】
上記構成によれば、鋼球を落とす高さと回数を調整することにより、ラックとピニオンギヤとの噛合部に、接線方向の剪断荷重を段階的に繰り返し与えることができ、ギヤに破壊が起こる条件を定量的に計測できる。
【００１２】
特に、圧力センサを用いて第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録すると、ギヤの変形に用いられたエネルギーも測定できる。
【００１３】
そして、例えばラックは金属材料、ピニオンギヤはプラスチック材料のように、ラックをピニオンギヤよりも強靭な材料から構成することで、変形や破壊が起こるのはピニオンギヤの側となるよう条件を固定できる。
こうして、プラスチックの射出成型条件を策定したり、強度設計に役立てることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の衝撃試験機によれば、鋼球を所定の高さから試験体に落下させることにより、ギヤの所定部位（噛合部）に接線方向であり、かつ、剪断方向に定量的な衝撃を繰り返し与えることができる。
【００１５】
そして、従来の耐久試験のように、ギヤを組み込んだ機械を稼働させることなく、電力や消耗品が節約でき、試験時間も短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この形態によりこの発明が限定されるものではなく、また、以下に示す形態の構成要素には、当業者が置換可能且つ容易なもの、或いは実質的同一のものが含まれるものとする。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態にかかるギヤの衝撃試験機を示す側断面図、図２は図１中の矢示II-II方向断面図、図３は使用方法の一例を示す機能説明図である。
【００１８】
この衝撃試験機１は、鋼球（ウェイト）Ｂを試験体Ｔに衝突させることにより、試験体Ｔの耐衝撃特性を測定する試験機である。
この衝撃試験機１は、試験機本体２と、該試験機本体２の一端側に設けられた試験体Ｔから構成され、前記試験機本体２は、図示の如く一の幅方向に伸張する長板状の部材からなり、鋼球Ｂの落下の衝撃等に対し撓みや変形が生じないよう、ステンレススチール等の材料から頑丈に形成されている。
【００１９】
前記試験体Ｔは、以下に述べる固定板３、移動板９，１０、ラック５，６、ピニオンギヤ４、およびガイド部材７，８とから大略構成される。
【００２０】
３は固定部としての固定板である。該固定板３は断面がＬ字状であり、前記試験機本体２の一端側に設けられて垂直に突出する突出部３Ａと、該突出部３Ａの先端から前記試験機本体２に平行に伸張する対向部３Ｂよりなる。
前記突出部３Ａには、試験機本体に対して平行に突出する支持軸１１が設けられ、ピニオンギヤ４が回転可能に支持されている。
固定板３は試験機本体２に移動を禁止して設けられ、試験機本体２と強固に一体化している。
また、前記ピニオンギヤ４は、射出成形等で大量安価に製造できるエンジニアリングプラスチック等で構成されている。
【００２１】
５，６は前記ピニオンギヤ４に噛合する第一，第二のラックであり、各ラック５，６は前記ピニオンギヤ４よりも強靱な、たとえばステンレス等の金属材料からなり、試験機本体２の一端側と固定板３の突出部３Ａとにそれぞれ固定されたガイド部材７，８を介して水平移動可能に設けられている。
【００２２】
９，１０はそれぞれ前記第一，第二のラックに取り付けられた移動部としての移動板であり、このうち第一の移動板９は前記ガイド部材７に支持されて鋼球Ｂの落下方向の移動を許容されており、第二の移動板１０は第二のラックに取付けられ、ガイド部材８に支持されて前記ピニオンギヤ４の回転を介して固定板３の対向部３Ａ側への移動を許容されている。
１１は前記対向部３Ａと第二の移動板１０の間に設けられた圧力センサである。該圧力センサ１１は、圧力の変化を電気信号に変換して図示しない測定機器へと出力し、測定機器は時間の経過とともに圧力値を記録する。
そして、（受けた圧力×時間）の式より求められるグラフ上の面積から、ギヤ４が破壊に至るまでに受けたエネルギーが求められる。
【００２３】
なお、前記ピニオンギヤ４は本実施の形態における被験材料となるもので、その外周面には前記ラック５，６と噛合する噛合部４Ａを備えている。このようなピニオンギヤ４は、その材質、製造加工方法や構造等が耐久性に及ぼす影響を研究調査する対象として用いられる。
【００２４】
なお、１２，１３は前記試験機本体２の両側面を覆うように設けられたカバー板であり、該カバー板１２には鋼球Ｂを落下させる高さを測定するためのスケール目盛１２Ａが設けてある。
【００２５】
本実施の形態のギヤの衝撃試験機１は以上の構成を有するもので、使用時には垂直に立てた状態とするか、図３に示すように試験機本体２を下側にしてほぼ垂直に近い傾斜状態として固定する。
【００２６】
そして、鋼球Ｂを所定の高さから試験体Ｔに向け自然落下させるという基本構成においては従来技術のものと格別差異はない。
【００２７】
然るに、ギヤの衝撃試験機１によれば、鋼球Ｂを所定高さから試験体Ｔに落下させることにより、ピニオンギヤ４とラック５，６との噛合部に、剪断方向で定量的な衝撃を繰り返し与えることができる。
これにより、従来の耐久試験のように、ピニオンギヤを組み込んだ機械を稼働させる必要がなく、電力や消耗品が節約でき、試験時間も労力も大幅に短縮できる。
【００２８】
更に、圧力センサ６の出力を記録することにより、（受けた圧力×時間）の式より、破壊に至るまでに受けたエネルギーの定量的なデータの取得も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のギヤの衝撃試験機は、プラスチック製ギヤの材質、加工、構造設計、製品評価、保証などに用いることができる。
また、噛合して回転する部材の強度試験に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかるギヤの衝撃試験機を示す横断面図である。
【図２】図１中の矢示II-II方向断面図である。
【図３】ギヤの衝撃試験機の使用方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…衝撃試験機、２…試験機本体、３…固定板（固定部）、４…ピニオン、５…第一のラック、６…第二のラック、７，８…ガイド部材、９…第一の移動板、１０…第二の移動板、１１…圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
落下させた鋼球を試験体に衝突させて試験体の耐衝撃特性を測定するギヤの衝撃試験機であって、前記試験体は、試験機本体に移動を禁止して設けた固定部および支持軸と、
前記支持軸に回転可能に支持されたピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤに噛合する第一、第二のラックと、
前記試験機本体および第一のラックに取付けられ、前記鋼球の落下方向の移動を許容された第一の移動部と、
前記試験機本体および第二のラックに取付けられ、前記ピニオンギヤの回転と第二のラックを介して駆動される方向の移動を許容された第二の移動部と、
前記固定部と第二の移動部の間に設けられた圧力センサとから構成したことを特徴とするギヤの衝撃試験機。
【請求項２】
前記圧力センサを用いて、第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録することを特徴とする請求１に記載のギヤの衝撃試験機。
【請求項３】
前記ラックはピニオンギヤよりも強靭な材料からなる請求１または請求項２に記載のギヤの衝撃試験機。
【請求項１】
落下させた鋼球を試験体に衝突させて試験体の耐衝撃特性を測定するギヤの衝撃試験機であって、前記試験体は、試験機本体に移動を禁止して設けた固定部および支持軸と、
前記支持軸に回転可能に支持されたピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤに噛合する第一、第二のラックと、
前記試験機本体および第一のラックに取付けられ、前記鋼球の落下方向の移動を許容された第一の移動部と、
前記試験機本体および第二のラックに取付けられ、前記ピニオンギヤの回転と第二のラックを介して駆動される方向の移動を許容された第二の移動部と、
前記固定部と第二の移動部の間に設けられた圧力センサとから構成したことを特徴とするギヤの衝撃試験機。
【請求項２】
前記圧力センサを用いて、第二の移動部により付勢された圧力変動を時間経過と共に記録することを特徴とする請求１に記載のギヤの衝撃試験機。
【請求項３】
前記ラックはピニオンギヤよりも強靭な材料からなる請求１または請求項２に記載のギヤの衝撃試験機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３２２１２９（Ｐ２００７−３２２１２９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４９２５４（Ｐ２００６−１４９２５４）
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００１３０５８１）株式会社サトー (1,153)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３０日（２００６．５．３０）
【出願人】（０００１３０５８１）株式会社サトー (1,153)
【Ｆターム（参考）】
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