疲労試験装置、疲労試験方法
【課題】試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる疲労試験装置１を、提供する。
【解決手段】
本疲労試験装置１では、一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置１である。疲労試験装置１は、装置本体１０と、転動体３０と、支持手段２０とを、備えている。転動体３０は、装置本体１０に回転自在に装着される試験体の外周面に接触し、試験体の回転に応じて転動する。支持手段２０は、装置本体１０に設けられており、転動体３０を少なくとも３箇所で支持している。
【解決手段】
本疲労試験装置１では、一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置１である。疲労試験装置１は、装置本体１０と、転動体３０と、支持手段２０とを、備えている。転動体３０は、装置本体１０に回転自在に装着される試験体の外周面に接触し、試験体の回転に応じて転動する。支持手段２０は、装置本体１０に設けられており、転動体３０を少なくとも３箇所で支持している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疲労試験装置、特に、金属の疲労を試験するための疲労試験装置に関する。また、疲労試験装置を用いて金属の疲労を試験するための疲労試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属の疲労を試験するための様々なタイプの疲労試験装置が、提案されている。これら疲労試験装置の１つとして、ベアリングの性能を調べるための疲労試験装置がある。例えば、このタイプの疲労試験装置では、ベアリング本体が疲労試験装置に装着され、このベアリング本体が疲労試験装置において回転させられる（特許文献１を参照）。そして、ベアリング本体が疲労状態に達すると、ベアリング本体が分解され、ベアリング本体を構成する各部材の疲労強度が、個別に調べられ評価される。一方で、各部材の疲労状態を直接的に調べるための疲労試験装置もある。例えば、このタイプの疲労試験装置では、回転する上下の板面間に、複数のボール体が配置され、ボール体（転動体）の疲労強度が調べられ評価される（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８７６２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の疲労試験装置では、ベアリング本体を疲労試験装置によって疲労状態に到達させた後、このベアリング本体を各部材に分解して各部材の疲労強度を個別に調べていた。各部材の疲労強度は、材質や回転数等のようなパラメータによって変化するので、各部材の疲労強度を評価するためには、パラメータを変化させて試験する必要がある。しかしながら、従来の方法では、パラメータを変化させるためには、パラメータの数だけベアリング本体を疲労試験装置に装着し、このベアリング本体を分解する必要があった。すなわち、従来の疲労試験装置では、部材の疲労強度を調べるために、多大な労力が必要となっていた。
【０００５】
一方で、従来の別のタイプの疲労試験装置では、部材の疲労強度例えばベアリングのボール体の疲労強度を、直接的に調べることができるものある。この疲労試験装置では、ベアリング本体を模擬するために、回転する上下の板面間には、複数のボール体が配置されている。この場合、複数のボール体それぞれが板面間において回転しながら移動したり、隣接するボール体が互いに衝突したりするので、ボール体が疲労した原因を特定することが難しい。また、ボール体が板面間で移動するときの軌道が、安定していないので、ボール体が板面から受ける影響を、正確に判断することが難しい。言い換えると、ベアリングのレースの疲労状態を調べるために、複数のボール体を用いて疲労試験を実行したとしても、上記のボール体と同様に、ボール体同士の衝突やボール体の軌道の不安定性等によって、レースの疲労原因やレースの疲労状態を、正確に判断することが難しい。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる疲労試験装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る疲労試験装置は、一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置である。疲労試験装置は、装置本体と、転動体と、支持手段とを、備えている。転動体は、装置本体に回転自在に装着される試験体の外周面に接触し、試験体の回転に応じて転動する。支持手段は、装置本体に設けられており、転動体を少なくとも３箇所で支持している。
【０００８】
本疲労試験装置では、まず、試験体が装置本体に回転自在に装着される。次に、転動体が、装置本体に設けられた支持手段によって、少なくとも３箇所で支持される。続いて、転動体を試験体の外周面に接触させた状態において、試験体を回転させる。すると、この試験体の回転に応じて、転動体が転動する。
【０００９】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された転動体を、試験体に接触させた状態で、試験体を回転させることによって、転動体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、転動体が試験体に接触した状態で転動しているときに試験体が転動体から受ける影響、すなわち試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００１０】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、試験体の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、試験体が１つの転動体だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、転動体が支持手段によって３箇所以上で支持されているので、転動体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、転動体を支持手段によって３箇所以上で支持した状態で、転動体を試験体の外周面に接触させているので、試験体が回転したときに、試験体の回転軸に直交する面と、試験体の外周面とが交わる線上で、転動体を試験体に確実に接触させることができる。すなわち、転動体が試験体に接触する位置、すなわち転動体から試験体への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１１】
請求項２に係る疲労試験装置では、請求項１に記載の疲労試験装置において、転動体が、試験体と支持手段とによって挟持されている。この場合、転動体が、装置本体に装着された試験体と支持手段とによって、挟持されているので、試験体を回転させたときに、転動体を、試験体に接触させた状態において、安定的に転動させることができる。例えば、試験体及び転動体の少なくともいずれか一方が、摩耗したり変形したりしたとしても、転動体を、試験体に確実に接触させた状態で、転動させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００１２】
請求項３に係る疲労試験装置では、請求項１又は２に記載の疲労試験装置において、支持手段が、転動体が一方向に転動可能なように支持している。この場合、支持手段が、転動体が一方向に転動可能なように支持しているので、転動体が試験体に接触する位置を確実に安定させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００１３】
請求項４に係る疲労試験装置では、請求項１から３のいずれかに記載の疲労試験装置において、支持手段が、支持本体と、支持本体に装着される４つの軸受とを、有している。転動体は、４つの軸受によって、４箇所で支持されている。この場合、転動体が、４つの軸受によって、４箇所で支持されているので、転動体を、安定的に支持することができる。また、転動体を軸受によって支持することによって、転動体をスムーズに転動させることができる。
【００１４】
請求項５に係る疲労試験装置では、請求項４に記載の疲労試験装置において、２つの軸受が、試験体の第１回転軸と平行に配置された第２回転軸に対して回転自在に、支持本体に装着されている。また、他の２つの軸受が、第２回転軸と平行に配置された第３回転軸に対して回転自在に、支持本体に装着されている。
【００１５】
この場合、転動体は、第２回転軸と第３回転軸との間において、４つの軸受によって、４箇所で支持される。すなわち、転動体は、第２回転軸において同軸に配置された２個の軸受と、第３回転軸において同軸に配置された他の２個の軸受との間において、４箇所で支持される。このため、転動体を、軸受が回転する方向に、スムーズに転動させることができる。すなわち、転動体が試験体に接触する位置、すなわち転動体から試験体への応力の入力位置を、固定することができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、高精度で調べることができるので、試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１６】
請求項６に係る疲労試験装置では、請求項４及び５に記載の疲労試験装置において、支持手段が、試験体を支持本体に対して回転可能に位置決めする位置決め部を、さらに有している。この場合、試験体が、支持手段の位置決め部によって、支持手段の支持本体に対して回転可能に位置決めされているので、支持手段を基準として、試験体と転動体との位置を設定することができる。これにより、試験体と転動体との位置精度を、確実に保証することができる。すなわち、試験体が転動体から受ける影響を、高精度で調べることができるので、試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１７】
請求項７に係る疲労試験装置は、球状の試験体の疲労を把握するための疲労試験装置である。疲労試験装置は、装置本体と、軸部材と、支持手段とを、備えている。軸部材は、装置本体に回転自在に装着される。支持手段は、試験体を、少なくとも３箇所で支持する。試験体は、軸部材に接触し、軸部材の回転に応じて転動する。
【００１８】
本疲労試験装置では、まず、軸部材が装置本体に回転自在に装着される。次に、球状の試験体が、装置本体に設けられた支持手段によって、３箇所で支持される。続いて、試験体が軸部材の外周面に接触した状態において、軸部材を回転させる。すると、この軸部材の回転に応じて、試験体が転動する。
【００１９】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された試験体を、軸部材に接触させた状態で、軸部材を回転させることによって、試験体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、試験体が軸部材に接触した状態で転動しているときに試験体が軸部材から受ける影響、すなわち球状の試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００２０】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、試験体の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、１つの球状の試験体が軸部材から受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、試験体が支持手段によって３箇所で支持されているので、試験体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、試験体を支持手段によって３箇所で支持した状態で、試験体を軸部材の外周面に接触させているので、軸部材が回転したときに、軸部材の回転軸に直交する面と、軸部材の外周面とが交わる線上で、試験体を軸部材に確実に接触させることができる。すなわち、軸部材が試験体に接触する位置、すなわち軸部材から試験体への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、試験体が軸部材から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２１】
請求項８に係る疲労試験装置は、一方向に長い第１試験体の疲労と、球状の第２試験体の疲労とを、把握するための疲労試験装置である。球状の第２試験体は、一方向に長い第１試験体に接触し、第１試験体の回転に応じて転動する。疲労試験装置は、装置本体と支持手段とを備えている。支持手段は、装置本体に設けられており、第２試験体を少なくとも３箇所で支持する。
【００２２】
本疲労試験装置では、まず、一方向に長い第１試験体が装置本体に回転自在に装着される。次に、球状の第２試験体が、装置本体に設けられた支持手段によって、３箇所で支持される。続いて、第２試験体が第１試験体の外周面に接触した状態において、第１試験体を回転させる。すると、この第２試験体の回転に応じて、第２試験体が転動する。
【００２３】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された第２試験体を、第１試験体に接触させた状態で、第１試験体を回転させることによって、第２試験体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、第２試験体が第１試験体に接触した状態で転動しているときに第２試験体が第１試験体から受ける影響、すなわち球状の第２試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００２４】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、第１試験体及び第２試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、第１試験体及び第２試験体の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、一方向に長い第１試験体と、１つの球状の第２試験体とが互いに受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、第２試験体が支持手段によって３箇所で支持されているので、第２試験体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、第２試験体を支持手段によって３箇所で支持した状態で、第２試験体を第１試験体の外周面に接触させているので、第１試験体が回転したときに、第１試験体の回転軸に直交する面と、第１試験体の外周面とが交わる線上で、第２試験体を第１試験体に確実に接触させることができる。すなわち、第１試験体と第２試験体とが接触する位置、すなわち第１試験体と第２試験体とが互いに応力を及ぼし合う位置（応力の入力位置）を、安定させることができる。これにより、１つの球状の第２試験体とが互いに受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２５】
請求項９に係る疲労試験方法は、試験体の疲労を把握するための疲労試験方法である。ここで、疲労試験装置は、装置本体と、軸部材と、転動体と、支持手段とを、備えている。軸部材は、装置本体に回転自在に装着される。転動体は、軸部材の回転に応じて、転動する。支持手段は、転動体を少なくとも３箇所で支持している。この疲労試験方法では、軸部材及び前記転動体の少なくともいずれか一方が、試験体として設定される。
【００２６】
本疲労試験方法は、軸部材装着工程と、転動体配置工程と、試験体セット工程と、試験工程とを、備えている。軸部材装着工程では、軸部材が装置本体に装着される。転動体配置工程では、装置本体に装着される前記支持手段に、転動体が配置される。試験体セット工程では、軸部材と支持手段とによって、転動体が挟持される。試験工程では、軸部材と支持手段とによって転動体が挟持された状態で、軸部材が回転させられる。
【００２７】
このように、本疲労試験方法では、軸部材と支持手段とによって転動体を挟持した状態で、軸部材を回転させることによって、転動体を転動させている。これにより、本疲労試験方法では、転動体が軸部材に接触した状態で回転しているときに、軸部材又は転動体が、転動体又は軸部材から受ける影響、又は軸部材及び転動体が互いに受ける影響を、調べることができる。すなわち、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方の疲労状態（試験体の疲労状態）を、調べることができる。
【００２８】
このため、本疲労試験方法では、疲労試験が終了すると、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方を、疲労試験装置から取り外すだけで、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験方法では、１つの転動体が軸部材に接触して転動するので、転動体が軸部材に与える影響や、軸部材が転動体に与える影響を、直接的に調べることができる。さらに、本疲労試験方法では、転動体が支持手段によって３箇所で支持されているので、転動体を安定的に転動させることができる。すなわち、転動体が軸部材に接触する位置を、支持手段によって安定させることができるので、軸部材が転動体から受ける影響（転動体が軸部材から受ける影響）を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験方法では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２９】
請求項１０に係る疲労試験方法は、請求項９に記載の疲労試験方法において、再試験工程をさらに備えている。再試験工程では、軸部材が、装置本体に対して移動させられ、再び装着される。この場合、試験体セット工程では、移動後の軸部材と支持手段とによって、転動体が再び挟持される。そして、試験工程では、移動後の軸部材と支持手段とによって、転動体が挟持された状態で、軸部材が再び回転させられる。
【００３０】
この場合、１回目の疲労試験が終了した後に、ここで用いられた軸部材が、装置本体に対して移動させられ、再び装着される。そして、移動後の軸部材を回転するこによって、２回目の疲労試験が実行される。すなわち、軸部材を移動するだけで、疲労試験を繰り返し実行することができる。これにより、複数の疲労試験を、容易に実行することができる。また、介在物の分布が同じ１つの軸部材から、複数の疲労試験の結果を得ることができるので、介在物が軸部材の疲労状態に与える影響を、定性的に把握することができる。
【００３１】
請求項１１に係る疲労試験方法では、請求項１０に記載の疲労試験方法において、移動前の軸部材が回転する回数と、移動後の軸部材が回転する回数とが異なるように、軸部材が回転させられる。この工程は、試験工程において実現される。
【００３２】
この場合、軸部材を回転させる回数を、変化させることによって、複数の疲労試験の結果を得ることができる。このため、各疲労試験の結果、すなわち各疲労試験で転動体が軸部材に接触した位置において、軸部材の断面を観察することによって、介在物を基点として損傷が軸部材において成長する過程を、確実に把握することができる。すなわち、軸部材の疲労状態を、より正確に把握することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による疲労試験装置を正面から見た全体図。
【図２】前記疲労試験装置を側面から見た全体図。
【図３】前記疲労試験装置の支持手段を側面から見た部分拡大図。
【図４】前記支持手段を上方から見た斜視図。
【図５】前記支持手段、軸部材、及び転動体の部分斜視図。
【図６】疲労試験を実行する際の工程を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態における、１つの転動体と３つの転動体用の軸受との位置関係を示す模式図。
【図８】本発明の他の実施形態における、２つの転動体と６つの転動体用の軸受との位置関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔疲労試験装置の構成〕
図１及び図２に示す疲労試験装置１は、一方向に長い試験体の疲労を把握するための装置である。具体的には、疲労試験装置１は、軸受のレースの疲労を把握するための装置である。ここでは、試験体は、軸受のレースに対応するものである。この部材には、断面が円形の軸部材４０が、用いられている。また、転動体３０は、軸受のボール体に対応するものである。
【００３６】
疲労試験装置１は、図１及び図２に示すように、装置本体１０と、支持手段２０と、転動体３０と、軸部材４０（試験体）を回転駆動するための駆動手段５０と、駆動手段５０を制御するための制御手段６０とを、備えている。本実施形態では、図５に示すように、転動体３０が接触する軸部材４０の外周部を、接触領域ＳＲと定義している。接触領域ＳＲは、軸部材４０の外周面において、円周方向に形成される。
【００３７】
＜装置本体＞
装置本体１０は、図１及び図２に示すように、フレーム体１１と、軸部材４０を回転自在に保持するための保持手段１２と、軸部材４０と転動体３０とを係合させるための係合手段１５と、潤滑油の飛散を防止するためのカバー部材１９とを、備えている。フレーム体１１は、床面ＦＬに立設されている。
【００３８】
保持手段１２は、軸部材４０を回転自在に保持するためのものである。保持手段１２は、図１に示すように、複数の保持部材１３例えば３個の保持部材１３から、構成されている。隣接する２個の保持部材１３の間には、支持手段２０が配置される。各保持部材１３は、本体部材１３ａと、軸部材用の第１軸受１３ｂとを、有している。図１では、中央の保持部材１３にのみ、符号１３ａ，１３ｂを付している。本体部材１３ａは、フレーム体１１に固定されている。具体的には、３個の本体部材１３ａが、互いに間隔を隔てて、フレーム体１１に固定されている。軸部材用の第１軸受１３ｂは、３個の本体部材１３ａそれぞれに装着されている。詳細には、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの回転軸が同軸上に位置するように、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの外輪それぞれが、各本体部材１３ａに固定されている。軸部材４０は、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの内輪に挿通され、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂに回転自在に保持される。
【００３９】
係合手段１５は、図２に示すように、軸部材４０と転動体３０とを支持手段２０を介して係合させるためのものである。係合手段１５は、錘部材１６と、錘部材１６及び支持手段２０を連結する連結部材１７と、連結部材１７の支点となる支点部材１８とを、有している。詳細には、係合手段１５は、支点部材１８が連結部材１７を支持する位置を支点とした、錘部材１６に対する反力を、利用して、軸部材４０と転動体３０とを支持手段２０を介して係合させる。
【００４０】
連結部材１７は、支持手段２０が装着される第１連結部１７ａと、錘部材１６が装着される第２連結部１７ｂと、第１連結部１７ａと第２連結部１７ｂとを連結する第３連結部１７ｃとを、有している。第１連結部１７ａの一端部には、支持手段２０が揺動自在に装着されている。第２連結部１７ｂの一端部には、錘部材１６が装着されている。第３連結部１７ｃの一端部には、第１連結部１７ａの他端部が揺動自在に装着されている。第３連結部１７ｃの他端部には、第２連結部１７ｂの他端部が揺動自在に装着されている。すなわち、第３連結部１７ｃの一端部には、第１連結部１７ａを介して支持手段２０が連結され、第３連結部１７ｃの他端部には、第２連結部１７ｂを介して錘部材１６が連結される。
【００４１】
支点部材１８の下端部は、フレーム体１１の上部に固定されている。支点部材１８の上端部は、連結部材１７を所定の位置Ｐで支持している。具体的には、支点部材１８の上端部には、連結部材１７の第３連結部１７ｃが揺動自在に装着されている。ここで、連結部材１７の第３連結部１７ｃが支点部材１８に支持された支点Ｐと、第３連結部１７ｃの一端側の揺動中心Ｙ１との距離Ｌ１と、この支点と第３連結部１７ｃの他端側の揺動中心Ｙ２との距離Ｌ２との比（レバー比＝Ｌ１／Ｌ２）は、所定の比になるように設定されている。
【００４２】
カバー部材１９は、図１〜図３に示すように、潤滑油の飛散を防止するためのものである。カバー部材１９は、フレーム体１１に装着されている。例えば、カバー部材１９には、疲労試験を開始する前に、所定量の潤滑油が注入される。これにより、試験中の各部材の温度上昇を、抑制することができる。
【００４３】
＜支持手段＞
図１〜図５に示すように、支持手段２０は、転動体３０を支持するためのものである。支持手段２０は、装置本体１０に設けられている。具体的には、図２に示すように、支持手段２０は、係合手段１５を介して、フレーム体１１に支持されている。支持手段２０は、連結部材１７すなわち第１連結部１７ａに揺動自在に装着されている。
【００４４】
支持手段２０は、転動体３０を少なくとも３箇所で支持する。具体的には、図３〜図５に示すように、支持手段２０は、転動体３０が一方向に転動可能なように、転動体３０を４箇所で支持している。支持手段２０は、支持本体２１と、転動体３０を支持する支持部２５とを、有している。支持本体２１は、一対のプレート部材２２と、一対のプレート部材２２の間隔を保持するための間隔保持部２３と、軸部材４０を支持本体２１に対して回転可能に位置決めする位置決め部２４とを、有している。
【００４５】
一対のプレート部材２２は、図４に示すように、互いに対向して配置される。間隔保持部２３は、図４に示すように、第１円筒部材２３ａと、第１円筒部材２３ａをプレート部材２２に固定するための第１固定部材２３ｂとを、有している。第１円筒部材２３ａは、一対のプレート部材２２の間に配置される。第１固定部材２３ｂは、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、第１円筒部材２３ａの孔に挿通され、ナットはボルトの軸部の先端部に螺合される。具体的には、まず、一対のプレート部材２２において互いに対向した位置に形成されたボルト孔と、一対のプレート部材２２の間に配置された第１円筒部材２３ａの孔とに、ボルトの軸部が挿通される。そして、ボルトの軸部の先端部をナットで締め付けることによって、一対のプレート部材２２が互いに近接し、第１円筒部材２３ａが一対のプレート部材２２によって挟持される。
【００４６】
位置決め部２４は、図４に示すように、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４と、各プレート部材２２に設けられた位置決め孔２２４とを、有している。各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４それぞれは、第２円筒部材１２４ａと、軸部材用の第２軸受１２４ｂと、第２固定部材１２４ｃとを、有している。第２円筒部材１２４ａは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂとの間に配置される。具体的には、第２円筒部材１２４ａは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪との間に配置される。４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂには、同じ軸受が用いられている。すなわち、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂは、内輪径が同じであり、且つ外輪径が同じである。
【００４７】
図３に示すように、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４それぞれが互いに平行になるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂは、プレート部材２２に設けられる。言い換えると、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４それぞれが互いに平行になるように、プレート部材２２に対する第２固定部材１２４ｃの位置が、決定されている。第２固定部材１２４ｃは、第２円筒部材１２４ａと軸部材用の第２軸受１２４ｂとを、プレート部材２２に固定する。
【００４８】
詳細には、図４に示すように、第２固定部材１２４ｃは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪との間に第２円筒部材１２４ａを配置した状態で、第２円筒部材１２４ａと軸部材用の第２軸受１２４ｂとを、プレート部材２２に固定する。具体的には、第２固定部材１２４ｃは、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪と第２円筒部材１２４ａの孔に挿通され、ボルトの頭部がワッシャを介して軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪に接触した状態で、ボルトの軸部の先端部が、プレート部材２２に設けられた雌ネジ（図示しない）に、螺合される。これにより、軸部材用の第２軸受１２４ｂが、プレート部材２２に対して回転自在に保持される。
【００４９】
ここでは、２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの中心間距離が、軸部材４０の直径と、軸部材用の第２軸受１２４ｂの直径との和となるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂが各プレート部材２２に装着されている。言い換えると、２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの外周面間距離の最小値が、軸部材４０の直径となるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂが各プレート部材２２に装着されている。
【００５０】
位置決め孔２２４は、軸部材４０が挿通される孔であり、各プレート部材２２に設けられている。図４に示すように、位置決め孔２２４は、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４の間に形成されている。位置決め孔２２４は、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４の回転中心を結ぶ直線に直交する方向に長い長孔である。位置決め孔２２４例えば長孔は、一対のプレート部材２２において対向して形成されている。この長孔の幅（短軸方向の長さ）は、軸部材４０の直径より大きく形成されており、軸部材４０は、長孔に配置された状態で、長孔の長軸方向に移動可能である。
【００５１】
支持部２５は、転動体３０を支持する部分である。支持部２５は、図３及び図４に示すように、支持本体２１に装着される４つの転動体用の軸受２６と、転動体用の軸受２６を位置決めするための第３円筒部材２７と、転動体用の軸受２６及び第３円筒部材２７を固定するための第３固定部材２８とを、有している。なお、図３では、転動体用の第１軸受２６ａ用の第３円筒部材及び第３固定部材に対してのみ、符号２７，２８を付している。
【００５２】
４つの転動体用の軸受２６は、図４に示すように、支持本体２１に対して回転自在に装着されている。４つの転動体用の軸受２６は、図４及び図５に示すように、一対のプレート部材２２の間において、転動体３０を４箇所で支持する。４つの転動体用の軸受２６には、同じ軸受が用いられている。すなわち、４つの転動体用の軸受２６は、内輪径が同じであり、且つ外輪径が同じである。図３に示すように、４つの転動体用の軸受２６の回転軸Ｘ２，Ｘ３が、軸部材４０の回転軸Ｘ１（第１回転軸）に平行となるように、４つの転動体用の軸受２６は、一対のプレート部材２２の間において、プレート部材２２に対して回転自在に装着されている。
【００５３】
図３〜図５に示すように、４つの転動体用の軸受２６の中の２つの転動体用の第１軸受２６ａは、それぞれが同軸上に配置されている。詳細には、同軸上の２つの転動体用の第１軸受２６ａの間隔が、転動体３０の直径より小さくなるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａは、同軸上に配置されている。また、２つの転動体用の第１軸受２６ａの外輪間距離が、上述した接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａが、同軸上に配置されている。なお、２つの転動体用の第１軸受２６ａでは、互いに対向する２つの外輪の隅角部が、面取りされている。この面取り部は、転動体３０を安定的に保持するためのものである。
【００５４】
また、図３〜図５に示すように、２つの転動体用の第１軸受２６ａを除いた他の２つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第２軸受２６ｂは、それぞれが同軸上に配置されている。詳細には、同軸上の２つの転動体用の第２軸受２６ｂの間隔が、転動体３０の直径より小さくなるように、２つの転動体用の第２軸受２６ｂは、同軸上に配置されている。また、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの外輪間距離が、上述した接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、２つの転動体用の第２軸受２６ｂが、同軸上に配置されている。なお、２つの転動体用の第２軸受２６ｂでは、互いに対向する２つの外輪の隅角部が、面取りされている。この面取り部は、転動体３０を安定的に保持するためのものである。
【００５５】
また、図３に示すように、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２（第２回転軸）と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３（第３回転軸）とが、互いに平行になるように、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂが、支持本体２１に回転自在に装着されている。また、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３とは、軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４に平行になるように、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂが、支持本体２１に回転自在に装着されている。
【００５６】
また、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３とを結ぶ線上において、転動体用の第１軸受２６ａの外周面と転動体用の第２軸受２６ｂの外周面とが対向するように、２つの転動体用の第１軸受２６ａと２つの転動体用の第２軸受２６ｂとが、一対のプレート部材２２の間に配置されている。ここで、転動体用の第１軸受２６ａの外周面と転動体用の第２軸受２６ｂの外周面とが対向した部分の距離は、転動体３０の直径より小さく設定されている。
【００５７】
また、回転軸Ｘ２と回転軸Ｘ３との軸間距離が、転動体用の第１軸受２６ａの半径と転動体用の第２軸受２６ｂの半径との和より大きくなるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａと２つの転動体用の第２軸受２６ｂとが、一対のプレート部材２２の間に配置されている。言い換えると、上記の軸間距離が、転動体用の第１軸受２６ａの外径（転動体用の第２軸受２６ｂの外径）より大きくなるように、設定されている。
【００５８】
このように、４つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂを、一対のプレート部材２２の間に配置することによって、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３との間において、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂによって、４箇所で支持される。
【００５９】
上述した４つの転動体用の軸受２６の位置決めは、図４に示すように、第３円筒部材２７によって行われる。第３円筒部材２７は、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂを、位置決めするためのものである。転動体用の第１軸受２６ａは、３つの第３円筒部材２７によって位置決めされる。また、転動体用の第２軸受２６ｂも、３つの第３円筒部材２７によって位置決めされる。また、上記の外輪間距離は、第３円筒部材２７の軸方向長さによって、調節される。
【００６０】
第３円筒部材２７は、一対のプレート部材２２のいずれか一方と２つの転動体用の第１軸受２６ａのいずれか一方との間と、２つの転動体用の第１軸受２６ａの間と、一対のプレート部材２２のいずれか他方と２つの転動体用の第１軸受２６ａのいずれか他方との間とに、配置される。同様に、第３円筒部材２７は、一対のプレート部材２２のいずれか一方と２つの転動体用の第２軸受２６ｂのいずれか一方との間と、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの間と、一対のプレート部材２２のいずれか他方と２つの転動体用の第２軸受２６ｂのいずれか他方との間とに、配置される。
【００６１】
転動体用の第１軸受２６ａを位置決めする３つの第３円筒部材２７それぞれは、転動体用の第１軸受２６ａの内輪に接触している。また、転動体用の第２軸受２６ｂを位置決めする３つの第３円筒部材２７それぞれは、転動体用の第２軸受２６ｂの内輪に接触している。
【００６２】
第３固定部材２８は、転動体用の軸受２６及び第３円筒部材２７を、一対のプレート部材２２に固定するためのものである。具体的には、第３固定部材２８は、第３円筒部材２７を上記の位置に配置した状態で、転動体用の第１軸受２６ａと第３円筒部材２７とを、プレート部材２２に固定する。また、第３固定部材２８は、第３円筒部材２７を上記の位置に配置した状態で、転動体用の第２軸受２６ｂと第３円筒部材２７とを、プレート部材２２に固定する。
【００６３】
詳細には、第３固定部材２８は、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、一方のプレートに形成されたボルト孔と、転動体用の第１軸受２６ａの内輪と、第３円筒部材２７の孔と、他方のプレートに形成されたボルト孔とに挿通される。そして、ボルトの頭部がワッシャを介して一方のプレート部材２２に接触した状態で、他方のプレート部材２２から突出したボルトの軸部の先端部が、ナットによって締め付けられる。これにより、転動体用の第１軸受２６ａが、一対のプレート部材２２の間において回転自在に保持される。また、転動体用の第１軸受２６ａと同様に組立てることによって、転動体用の第２軸受２６ｂも、一対のプレート部材２２の間において回転自在に保持される。
【００６４】
＜転動体＞
転動体３０は、図３〜図５に示すように、球状に形成されている。ここでは、転動体３０の強度が軸部材４０の強度以上になるように、転動体３０は形成されている。上述したように、転動体３０は、支持手段２０に支持される。具体的には、転動体３０は、４つの転動体用の軸受２６それぞれに接触し、４箇所で支持される。また、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂに支持された状態において、係合手段１５が支持手段２０を軸部材４０の方向に付勢すると、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂと、軸部材４０とによって、挟持される。この状態で、軸部材４０が回転すると、この軸部材４０の回転に応じて、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂと、軸部材４０との間において、転動する。
【００６５】
なお、上述したように、２つの転動体用の第１軸受２６ａの外輪間距離、及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂの外輪間距離が、接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、設定されている。これにより、４つの転動体用の軸受２６（２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂ）が、転動体３０に与える影響が、転動体３０を介して、軸部材４０へと伝達されないように考慮されている。
【００６６】
＜駆動手段＞
駆動手段５０は、軸部材４０を回転駆動するためのものである。駆動手段５０は、図１及び図２に示すように、駆動モータ５０ａと、駆動モータ５０ａから軸部材４０に回転を伝達するための回転伝達部材５０ｂとを、有している。駆動モータ５０ａは、装置本体１０例えばフレーム体１１に、固定されている。駆動モータ５０ａは、制御手段６０によって、回転が制御される。回転伝達部材５０ｂは、例えばベルトである。ベルト５０ｂは、駆動モータ５０ａの回転を、プーリ５０ｃを介して、軸部材４０に伝達する。具体的には、ベルト５０ｂは、駆動モータ５０ａとプーリ５０ｃとに架け渡されている。プーリ５０ｃは、軸部材４０と一体回転可能に装着されている。ここでは、プーリ５０ｃを軸部材４０の一端部にチャックすることによって、プーリ５０ｃが軸部材４０に固定されている。
【００６７】
＜制御手段＞
制御手段６０は、駆動手段５０例えば駆動モータ５０ａを制御するためのものである。制御手段６０は、制御装置本体６１と、駆動モータ５０ａを調整するための調整パネル６０ａと、駆動モータ５０ａの回転を開始させるためのスタートボタン６０ｂと、駆動モータ５０ａの回転を停止させるためのストップボタン６０ｃとを、有している。
【００６８】
制御装置本体６１は、装置本体１０に装着されている。例えば、制御装置本体６１は、フレーム体１１に立設された立設部に装着されている。調整パネル６０ａは、制御装置本体６１に設けられている。調整パネル６０ａは、接触入力式の画像表示部、例えばタッチパネルである。ここでは、駆動モータ５０ａを調整するための情報が、調整パネル６０ａから直接的に入力される。そして、スタートボタン６０ｂが押されると、調整パネル６０ａに入力された情報に基づいて、駆動モータ５０ａを回転制御する制御信号が、図示しない制御部から出力され、駆動モータ５０ａが回転する。一方で、ストップボタン６０ｃが押されると、駆動モータ５０ａを停止する制御信号が、図示しない制御部から出力され、駆動モータ５０ａが回転を停止する。
【００６９】
なお、制御部は、制御装置本体６１に内蔵されている。制御部は、例えば、ＣＰＵ及びメモリから構成されている。例えば、ＣＰＵは、駆動モータ５０ａの制御に関する処理を実行する。メモリは、駆動モータ５０ａの制御時に各種の情報を記憶する。
【００７０】
本実施形態では、「手段」という文言を用いて構成を説明している部分があるが、この「手段」という文言に代えて「構造」という文言を用いてもよい。
【００７１】
〔疲労試験方法の説明〕
以下では、上述した疲労試験装置１を用いた疲労試験方法について、説明する。
具体的には、まず、本疲労試験装置１を用いた基本的な疲労試験（基本疲労試験）についての説明を行う。次に、１つの軸部材（試験体）だけを用いて基本的な疲労試験を連続的に実行する疲労試験（連続疲労試験）についての説明を行う。図６には、疲労試験を実行する際の工程が、示されている。なお、図６は、以下に示す基本疲労試験及び連続疲労試験の両方の工程を示すものである。
【００７２】
＜基本疲労試験＞
まず、疲労試験装置１において、準備用の重量の錘部材１６が、連結部材１７（第２連結部１７ｂ）に装着される（Ｓ１）。次に、軸部材４０（試験体）が、装置本体１０に装着される（Ｓ２）。具体的には、軸部材４０が、保持手段１２に回転自在に装着される。より具体的には、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４、及び３個の軸部材用の第１軸受１３ｂに挿通され、軸部材４０の一端部にプーリ５０ｃが固定される。そして、ベルト５０ｂが、駆動モータ５０ａとプーリ５０ｃとの間に架け渡される。
【００７３】
続いて、装置本体１０に装着された支持手段２０に、転動体３０が配置される（Ｓ３）。具体的には、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６（２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂ）の上部に配置され、４箇所で支持される。続いて、錘部材１６の重量が試験用の重量になるように、錘部材１６が連結部材１７（第２連結部１７ｂ）に装着される（Ｓ４）。すると、てこの原理で、支持手段２０が、連結部材１７によって、上方に引き上げられる。すると、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４（長孔）の内周下面に向けて、移動する。すると、軸部材４０が転動体３０に接触し、転動体３０が軸部材４０と４つの転動体用の軸受２６とによって挟持される。
【００７４】
また、軸部材４０が転動体３０に接触した状態においては、軸部材４０が、各プレート部材２２において互いに隣接して設けられた２つの位置決め部材１２４の間に、配置される。すなわち、軸部材４０が、各プレート部材２２に設けられた２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの間に、配置される。これにより、各プレート部材２２に対する、床面ＦＬに平行な方向への軸部材４０の移動が、規制される。
【００７５】
このようにして、軸部材４０（試験体）が疲労試験装置１にセットされる（Ｓ５）。この状態では、転動体３０は、軸部材４０と１箇所で接触し、４つの転動体用の軸受２６と４箇所で接触している。詳細には、転動体３０の上部が、軸部材４０の下部において１箇所で接触し、転動体３０の下部が、４つの転動体用の軸受２６それぞれと１箇所で接触している。
【００７６】
続いて、調整パネル６０ａに各種の情報が入力されると（Ｓ６）、軸部材４０が駆動手段５０によって回転させられ、疲労試験が開始される（Ｓ７）。具体的には、駆動モータ５０ａの回転数や駆動モータ５０ａの最大回転回数（試験時間）等が、制御装置本体６１の調整パネル６０ａに入力される。そして、制御装置本体６１のスタートボタン６０ｂが押されると、駆動モータ５０ａが回転を開始する。すると、転動体３０が、軸部材４０の外周面に接触した状態で、軸部材４０と４つの転動体用の軸受２６との間において、転動する。ここでは、転動体３０が軸部材４０の外周面に接触する部分を、接触領域ＳＲと呼ぶ。接触領域ＳＲは、軸部材４０の外周面において、円周方向に形成される。
【００７７】
続いて、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、軸部材４０の回転が停止させられ、試験が終了する（Ｓ８）。具体的には、調整パネル６０ａの入力情報、例えば駆動モータ５０ａの最大回転回数に基づいて、駆動モータ５０ａが回転を停止すると、軸部材４０の回転が停止する。なお、制御装置本体６１のストップボタン６０ｃが押されたときにも、駆動モータ５０ａは回転を停止する。このようにして駆動モータ５０ａが回転を停止すると、転動体３０は転動を停止する。
【００７８】
続いて、軸部材４０（試験体）が疲労試験装置１から取り外される（Ｓ９，Ｓ１０でＮｏ）。具体的には、錘部材１６の重量が減らされ、支持手段２０が、連結部材１７によって、下方に引き下げられる。これにより、転動体３０が軸部材４０から離反し、軸部材４０と転動体３０との接触が解除される。すると、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４、及び３個の軸部材用の第１軸受１３ｂから取り外される。
【００７９】
続いて、軸部材４０が、接触領域ＳＲを避けた位置において、軸芯に対して垂直に切断される。そして、切断面が、接触領域ＳＲの方向に研磨される。そして、切断面を研磨することによって、研磨面が接触領域ＳＲに到達すると、この研磨面の状態が、観察される。例えば、ここでは、軸部材４０が転動体３０から受ける影響、例えば介在物を基点とした亀裂等が、観察される。
【００８０】
このような疲労試験では、疲労試験が終了すると、軸部材４０を、疲労試験装置１から取り外すだけで、軸部材４０の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、１つの転動体３０が軸部材４０に接触して転動するので、軸部材４０が１つの転動体３０だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。さらに、転動体３０が支持手段２０によって４箇所で支持されているので、転動体３０を安定的に転動させることができる。すなわち、転動体３０を軸部材４０の接触領域ＳＲに安定的に接触させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、疲労試験では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００８１】
＜連続疲労試験＞
本疲労試験装置１では、上述した基本疲労試験を用いて、疲労試験を連続的に実行することもできる。例えば、上記の基本疲労試験を用いて、１回目の疲労試験が実行されると（Ｓ１〜Ｓ９）、軸部材４０が、疲労試験装置１において軸方向に移動させられ再び装着される（Ｓ１０でＹｅｓ）。そして、２回目の疲労試験が実行される（Ｓ１〜Ｓ９）。このように、軸部材４０を疲労試験装置１において順次移動させ、疲労試験を繰り返すことによって、１つの軸部材４０に複数の接触領域ＳＲが形成される。そして、試験実行者が所望する回数の疲労試験が、終了すると、軸部材４０が疲労試験装置１から取り外される（Ｓ１０でＮｏ）。
【００８２】
続いて、軸部材４０が、各接触領域ＳＲを避けた位置、すなわち複数の接触領域ＳＲそれぞれの近傍において、軸芯に垂直に切断される。すると、複数の切断面それぞれが、接触領域ＳＲの方向に研磨される。そして、各切断面を研磨することによって、各研磨面が接触領域ＳＲに到達すると、各研磨面の状態が、観察される。これにより、多数の疲労試験の結果を、１つの軸部材４０から容易に得ることができる。また、様々な条件で疲労試験を実行した場合の結果も、１つの軸部材４０から容易に得ることができる。
【００８３】
なお、軸部材４０を軸方向に移動する際の移動量は、接触領域ＳＲの幅より大きくなるように、設定されている。この移動量は、ある疲労試験が次の疲労試験に影響しないように考えられた移動量である。これにより、１つの軸部材４０だけを用いて複数の疲労試験を実行したとしても、複数の疲労試験それぞれから、独立した結果を得ることができる。
【００８４】
以下には、１つの軸部材４０に対して異なる条件で疲労試験を実行した場合の一例を示す。例えば、疲労試験における軸部材４０の基本回転回数を「１×１０の６乗」回に設定した場合、１回目の疲労試験では、軸部材４０が「１×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。続いて、２回目の疲労試験では、軸部材４０を軸方向に移動させて、軸部材４０が「２×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。同様に、ｎ回目の疲労試験でも、軸部材４０を軸方向に移動させて、軸部材４０が「ｎ×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。すると、１つの軸部材４０の外周面には、ｎ個の試験結果すなわちｎ個の接触領域ＳＲが、形成される。ｎ個の接触領域ＳＲは、それぞれが互いに異なる位置に形成されている。
【００８５】
このように、本疲労試験装置１では、１本の軸部材４０を移動するだけで、条件の異なる複数の疲労試験の結果を、容易に得ることができる。また、介在物の分布が同じ１つの軸部材４０から、複数の疲労試験の結果を得ることができるので、介在物が軸部材４０の疲労状態に与える影響を、定性的に把握することができる。例えば、ここに示したように、疲労試験回数（ｎ）が増えるにつれて、軸部材４０の回転回数（「ｎ×１０の６乗」回）を増やした場合、１回目の疲労試験からｎ回目の疲労試験までの間で、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、時系列に沿って、観察することができる。この場合、１回目の疲労試験からｎ回目の疲労試験までの間で、介在物を基点として軸部材４０で成長する亀裂等を、時系列に沿って、観察することができる。
【００８６】
〔本疲労試験装置の特徴〕
本疲労試験装置１では、支持手段２０によって支持された転動体３０を、軸部材４０に接触させた状態で、軸部材４０を回転させることによって、転動体３０を転動させている。これにより、本疲労試験装置１では、転動体３０が軸部材４０に接触した状態で転動しているときに軸部材４０が転動体３０から受ける影響、すなわち軸部材４０の疲労状態を、調べることができる。
【００８７】
このため、本疲労試験装置１では、疲労試験が終了すると、軸部材４０を疲労試験装置１から取り外すだけで、軸部材４０の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置１では、軸部材４０が１つの転動体３０だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置１では、転動体３０が支持手段２０によって４箇所で支持されているので、転動体３０を安定的に転動させることができる。
【００８８】
特に、本疲労試験装置１では、転動体３０を支持手段２０によって４箇所で支持した状態で、転動体３０を軸部材４０の外周面に接触させているので、軸部材４０が回転したときに、軸部材４０の接触領域ＳＲに転動体３０を確実に接触させることができる。すなわち、転動体３０が軸部材４０に接触する位置、すなわち転動体３０から軸部材４０への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置１では、軸部材４０を容易に試験することができ、且つ軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００８９】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が、装置本体に装着された軸部材４０と支持手段２０とによって、挟持されているので、軸部材４０を回転させたときに、転動体３０を、軸部材４０に接触させた状態において、安定的に転動させることができる。例えば、軸部材４０及び転動体３０の少なくともいずれか一方が、摩耗したり変形したりしたとしても、転動体３０を、軸部材４０に確実に接触させ、転動させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００９０】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が一方向に転動可能なように支持手段２０が支持しているので、転動体３０を軸部材４０の接触領域ＳＲに安定的に接触させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００９１】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６によって、４箇所で支持されている。具体的には、転動体３０は、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２（第２回転軸）と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３（第３回転軸）との間において、４つの転動体用の軸受２６によって、４箇所で支持されている。より具体的には、転動体３０は、第２回転軸において同軸に配置された２個の軸受と、第３回転軸において同軸に配置された他の２個の軸受との間において、４箇所で支持される。これにより、転動体３０を、安定的に支持することができる。また、転動体３０を、軸受が回転する方向に、スムーズに転動させることができる。さらに、転動体３０が軸部材４０に接触する位置、すなわち転動体３０から軸部材４０への応力の入力位置を、固定することができる。このため、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、高精度で調べることができるので、軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００９２】
また、本疲労試験装置１では、軸部材４０が、支持手段２０の位置決め部２４によって、支持手段２０の支持本体２１に対して回転可能に位置決めされているので、支持手段２０を基準として、軸部材４０と転動体３０との位置を設定することができる。これにより、軸部材４０と転動体３０との位置精度を、確実に保証することができる。すなわち、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、高精度で調べることができるので、軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００９３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）前記実施形態では、試験体が軸部材４０である場合の例を示したが、軸部材４０に代えて、転動体３０を試験体に設定してもよい。この場合、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、転動体３０が疲労試験装置１から取り外され、転動体３０の切断面が観察される。また、軸部材４０及び転動体３０を、試験体に設定してもよい。この場合、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、軸部材４０及び転動体３０が疲労試験装置１から取り外され、軸部材４０及び転動体３０の切断面が観察される。このように、試験体の対象を、転動体３０、又は軸部材４０及び転動体３０に設定したとしても、軸部材４０から影響を受ける転動体３０の疲労状態や、転動体３０及び軸部材４０が互いに影響を及ぼし合ったときの各部材４０，３０の疲労状態を、容易に再現し、正確に把握することができる。
（ｂ）前記実施形態では、転動体１３０が４つの転動体用の軸受２６によって４箇所で支持される場合の例を示したが、転動体１３０を３つの転動体用の軸受２６によって支持するようにしてもよい。この場合、図７（ａ）に示した平面視において、３つの転動体用の軸受１２６は、互いに平行に配置された回転軸を有する２つの転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂと、２つの転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂの回転軸の中間に回転軸を有する１つの転動体用の第４軸受１２６ｃとから、構成される。転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂは、同径である。図７（ｂ）に示した側面視において、転動体用の第４軸受１２６ｃの回転軸は、転動体１３０から離れるにつれて上方に傾斜するように、プレート部材２２に装着されている。このように疲労試験装置を構成したとしても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図７は、転動体１３０、及び３つの転動体用の軸受１２６（１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ）の位置関係を示す模式図である。
（ｃ）前記実施形態では、２つの転動体用の第１軸受２６ａを同軸に配置し、２つの転動体用の第２軸受２６ｂを同軸に配置し、１つの転動体３０が４つの転動体用の軸受２６ａ，２６ｂによって４箇所で支持される場合の例を示した。これに代えて、図８の平面視に示すように、３つの転動体用の第５軸受２２６ａを同軸に配置し、３つの転動体用の第６軸受２２６ｂを同軸に配置し、２つ転動体２３０が、６つの転動体用の軸受２２６（２２６ａ，２２６ｂ）によって、支持されるようにしてもよい。この場合、２つの転動体２３０を同時に用いることができるので、同じ条件の下で、１つの軸部材４０に対する２つの疲労試験結果を、同時に得ることができる。言い換えると、同じ条件の下で、１つの軸部材４０から転動体２３０が受ける２つの疲労試験結果を、同時に得ることができる。また、このように疲労試験装置を構成したとしても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。図８は、２つ転動体２３０、及び６つの転動体用の軸受２２６（２２６ａ，２２６ｂ）の位置関係を示す模式図である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、試験体の疲労を把握するための疲労試験装置に対して、広く用いることができる。また、本発明は、本疲労試験装置を用いた疲労試験方法に対して、広く用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 疲労試験装置
１０ 装置本体
１３ｂ 軸部材用の第１軸受
２０ 支持手段
２４ 位置決め部
１２４ｂ 軸部材用の第２軸受
２６ 転動体用の軸受
２６ａ 転動体用の第１軸受
２６ｂ 転動体用の第２軸受
３０ 転動体
４０ 軸部材
２１ 支持本体
Ｘ１ 軸部材の回転軸（第１回転軸）
Ｘ２ 転動体用の第１軸受の回転軸（第２回転軸）
Ｘ３ 転動体用の第２軸受の回転軸（第３回転軸）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疲労試験装置、特に、金属の疲労を試験するための疲労試験装置に関する。また、疲労試験装置を用いて金属の疲労を試験するための疲労試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属の疲労を試験するための様々なタイプの疲労試験装置が、提案されている。これら疲労試験装置の１つとして、ベアリングの性能を調べるための疲労試験装置がある。例えば、このタイプの疲労試験装置では、ベアリング本体が疲労試験装置に装着され、このベアリング本体が疲労試験装置において回転させられる（特許文献１を参照）。そして、ベアリング本体が疲労状態に達すると、ベアリング本体が分解され、ベアリング本体を構成する各部材の疲労強度が、個別に調べられ評価される。一方で、各部材の疲労状態を直接的に調べるための疲労試験装置もある。例えば、このタイプの疲労試験装置では、回転する上下の板面間に、複数のボール体が配置され、ボール体（転動体）の疲労強度が調べられ評価される（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８７６２８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の疲労試験装置では、ベアリング本体を疲労試験装置によって疲労状態に到達させた後、このベアリング本体を各部材に分解して各部材の疲労強度を個別に調べていた。各部材の疲労強度は、材質や回転数等のようなパラメータによって変化するので、各部材の疲労強度を評価するためには、パラメータを変化させて試験する必要がある。しかしながら、従来の方法では、パラメータを変化させるためには、パラメータの数だけベアリング本体を疲労試験装置に装着し、このベアリング本体を分解する必要があった。すなわち、従来の疲労試験装置では、部材の疲労強度を調べるために、多大な労力が必要となっていた。
【０００５】
一方で、従来の別のタイプの疲労試験装置では、部材の疲労強度例えばベアリングのボール体の疲労強度を、直接的に調べることができるものある。この疲労試験装置では、ベアリング本体を模擬するために、回転する上下の板面間には、複数のボール体が配置されている。この場合、複数のボール体それぞれが板面間において回転しながら移動したり、隣接するボール体が互いに衝突したりするので、ボール体が疲労した原因を特定することが難しい。また、ボール体が板面間で移動するときの軌道が、安定していないので、ボール体が板面から受ける影響を、正確に判断することが難しい。言い換えると、ベアリングのレースの疲労状態を調べるために、複数のボール体を用いて疲労試験を実行したとしても、上記のボール体と同様に、ボール体同士の衝突やボール体の軌道の不安定性等によって、レースの疲労原因やレースの疲労状態を、正確に判断することが難しい。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる疲労試験装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る疲労試験装置は、一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置である。疲労試験装置は、装置本体と、転動体と、支持手段とを、備えている。転動体は、装置本体に回転自在に装着される試験体の外周面に接触し、試験体の回転に応じて転動する。支持手段は、装置本体に設けられており、転動体を少なくとも３箇所で支持している。
【０００８】
本疲労試験装置では、まず、試験体が装置本体に回転自在に装着される。次に、転動体が、装置本体に設けられた支持手段によって、少なくとも３箇所で支持される。続いて、転動体を試験体の外周面に接触させた状態において、試験体を回転させる。すると、この試験体の回転に応じて、転動体が転動する。
【０００９】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された転動体を、試験体に接触させた状態で、試験体を回転させることによって、転動体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、転動体が試験体に接触した状態で転動しているときに試験体が転動体から受ける影響、すなわち試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００１０】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、試験体の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、試験体が１つの転動体だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、転動体が支持手段によって３箇所以上で支持されているので、転動体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、転動体を支持手段によって３箇所以上で支持した状態で、転動体を試験体の外周面に接触させているので、試験体が回転したときに、試験体の回転軸に直交する面と、試験体の外周面とが交わる線上で、転動体を試験体に確実に接触させることができる。すなわち、転動体が試験体に接触する位置、すなわち転動体から試験体への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１１】
請求項２に係る疲労試験装置では、請求項１に記載の疲労試験装置において、転動体が、試験体と支持手段とによって挟持されている。この場合、転動体が、装置本体に装着された試験体と支持手段とによって、挟持されているので、試験体を回転させたときに、転動体を、試験体に接触させた状態において、安定的に転動させることができる。例えば、試験体及び転動体の少なくともいずれか一方が、摩耗したり変形したりしたとしても、転動体を、試験体に確実に接触させた状態で、転動させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００１２】
請求項３に係る疲労試験装置では、請求項１又は２に記載の疲労試験装置において、支持手段が、転動体が一方向に転動可能なように支持している。この場合、支持手段が、転動体が一方向に転動可能なように支持しているので、転動体が試験体に接触する位置を確実に安定させることができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００１３】
請求項４に係る疲労試験装置では、請求項１から３のいずれかに記載の疲労試験装置において、支持手段が、支持本体と、支持本体に装着される４つの軸受とを、有している。転動体は、４つの軸受によって、４箇所で支持されている。この場合、転動体が、４つの軸受によって、４箇所で支持されているので、転動体を、安定的に支持することができる。また、転動体を軸受によって支持することによって、転動体をスムーズに転動させることができる。
【００１４】
請求項５に係る疲労試験装置では、請求項４に記載の疲労試験装置において、２つの軸受が、試験体の第１回転軸と平行に配置された第２回転軸に対して回転自在に、支持本体に装着されている。また、他の２つの軸受が、第２回転軸と平行に配置された第３回転軸に対して回転自在に、支持本体に装着されている。
【００１５】
この場合、転動体は、第２回転軸と第３回転軸との間において、４つの軸受によって、４箇所で支持される。すなわち、転動体は、第２回転軸において同軸に配置された２個の軸受と、第３回転軸において同軸に配置された他の２個の軸受との間において、４箇所で支持される。このため、転動体を、軸受が回転する方向に、スムーズに転動させることができる。すなわち、転動体が試験体に接触する位置、すなわち転動体から試験体への応力の入力位置を、固定することができる。これにより、試験体が転動体から受ける影響を、高精度で調べることができるので、試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１６】
請求項６に係る疲労試験装置では、請求項４及び５に記載の疲労試験装置において、支持手段が、試験体を支持本体に対して回転可能に位置決めする位置決め部を、さらに有している。この場合、試験体が、支持手段の位置決め部によって、支持手段の支持本体に対して回転可能に位置決めされているので、支持手段を基準として、試験体と転動体との位置を設定することができる。これにより、試験体と転動体との位置精度を、確実に保証することができる。すなわち、試験体が転動体から受ける影響を、高精度で調べることができるので、試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００１７】
請求項７に係る疲労試験装置は、球状の試験体の疲労を把握するための疲労試験装置である。疲労試験装置は、装置本体と、軸部材と、支持手段とを、備えている。軸部材は、装置本体に回転自在に装着される。支持手段は、試験体を、少なくとも３箇所で支持する。試験体は、軸部材に接触し、軸部材の回転に応じて転動する。
【００１８】
本疲労試験装置では、まず、軸部材が装置本体に回転自在に装着される。次に、球状の試験体が、装置本体に設けられた支持手段によって、３箇所で支持される。続いて、試験体が軸部材の外周面に接触した状態において、軸部材を回転させる。すると、この軸部材の回転に応じて、試験体が転動する。
【００１９】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された試験体を、軸部材に接触させた状態で、軸部材を回転させることによって、試験体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、試験体が軸部材に接触した状態で転動しているときに試験体が軸部材から受ける影響、すなわち球状の試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００２０】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、試験体の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、１つの球状の試験体が軸部材から受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、試験体が支持手段によって３箇所で支持されているので、試験体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、試験体を支持手段によって３箇所で支持した状態で、試験体を軸部材の外周面に接触させているので、軸部材が回転したときに、軸部材の回転軸に直交する面と、軸部材の外周面とが交わる線上で、試験体を軸部材に確実に接触させることができる。すなわち、軸部材が試験体に接触する位置、すなわち軸部材から試験体への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、試験体が軸部材から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２１】
請求項８に係る疲労試験装置は、一方向に長い第１試験体の疲労と、球状の第２試験体の疲労とを、把握するための疲労試験装置である。球状の第２試験体は、一方向に長い第１試験体に接触し、第１試験体の回転に応じて転動する。疲労試験装置は、装置本体と支持手段とを備えている。支持手段は、装置本体に設けられており、第２試験体を少なくとも３箇所で支持する。
【００２２】
本疲労試験装置では、まず、一方向に長い第１試験体が装置本体に回転自在に装着される。次に、球状の第２試験体が、装置本体に設けられた支持手段によって、３箇所で支持される。続いて、第２試験体が第１試験体の外周面に接触した状態において、第１試験体を回転させる。すると、この第２試験体の回転に応じて、第２試験体が転動する。
【００２３】
このように、本疲労試験装置では、支持手段によって支持された第２試験体を、第１試験体に接触させた状態で、第１試験体を回転させることによって、第２試験体を転動させている。これにより、本疲労試験装置では、第２試験体が第１試験体に接触した状態で転動しているときに第２試験体が第１試験体から受ける影響、すなわち球状の第２試験体の疲労状態を、調べることができる。
【００２４】
このため、本疲労試験装置では、疲労試験が終了すると、第１試験体及び第２試験体を疲労試験装置から取り外すだけで、第１試験体及び第２試験体の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、一方向に長い第１試験体と、１つの球状の第２試験体とが互いに受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置では、第２試験体が支持手段によって３箇所で支持されているので、第２試験体を安定的に転動させることができる。特に、本疲労試験装置では、第２試験体を支持手段によって３箇所で支持した状態で、第２試験体を第１試験体の外周面に接触させているので、第１試験体が回転したときに、第１試験体の回転軸に直交する面と、第１試験体の外周面とが交わる線上で、第２試験体を第１試験体に確実に接触させることができる。すなわち、第１試験体と第２試験体とが接触する位置、すなわち第１試験体と第２試験体とが互いに応力を及ぼし合う位置（応力の入力位置）を、安定させることができる。これにより、１つの球状の第２試験体とが互いに受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２５】
請求項９に係る疲労試験方法は、試験体の疲労を把握するための疲労試験方法である。ここで、疲労試験装置は、装置本体と、軸部材と、転動体と、支持手段とを、備えている。軸部材は、装置本体に回転自在に装着される。転動体は、軸部材の回転に応じて、転動する。支持手段は、転動体を少なくとも３箇所で支持している。この疲労試験方法では、軸部材及び前記転動体の少なくともいずれか一方が、試験体として設定される。
【００２６】
本疲労試験方法は、軸部材装着工程と、転動体配置工程と、試験体セット工程と、試験工程とを、備えている。軸部材装着工程では、軸部材が装置本体に装着される。転動体配置工程では、装置本体に装着される前記支持手段に、転動体が配置される。試験体セット工程では、軸部材と支持手段とによって、転動体が挟持される。試験工程では、軸部材と支持手段とによって転動体が挟持された状態で、軸部材が回転させられる。
【００２７】
このように、本疲労試験方法では、軸部材と支持手段とによって転動体を挟持した状態で、軸部材を回転させることによって、転動体を転動させている。これにより、本疲労試験方法では、転動体が軸部材に接触した状態で回転しているときに、軸部材又は転動体が、転動体又は軸部材から受ける影響、又は軸部材及び転動体が互いに受ける影響を、調べることができる。すなわち、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方の疲労状態（試験体の疲労状態）を、調べることができる。
【００２８】
このため、本疲労試験方法では、疲労試験が終了すると、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方を、疲労試験装置から取り外すだけで、軸部材及び転動体の少なくともいずれか一方の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験方法では、１つの転動体が軸部材に接触して転動するので、転動体が軸部材に与える影響や、軸部材が転動体に与える影響を、直接的に調べることができる。さらに、本疲労試験方法では、転動体が支持手段によって３箇所で支持されているので、転動体を安定的に転動させることができる。すなわち、転動体が軸部材に接触する位置を、支持手段によって安定させることができるので、軸部材が転動体から受ける影響（転動体が軸部材から受ける影響）を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験方法では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００２９】
請求項１０に係る疲労試験方法は、請求項９に記載の疲労試験方法において、再試験工程をさらに備えている。再試験工程では、軸部材が、装置本体に対して移動させられ、再び装着される。この場合、試験体セット工程では、移動後の軸部材と支持手段とによって、転動体が再び挟持される。そして、試験工程では、移動後の軸部材と支持手段とによって、転動体が挟持された状態で、軸部材が再び回転させられる。
【００３０】
この場合、１回目の疲労試験が終了した後に、ここで用いられた軸部材が、装置本体に対して移動させられ、再び装着される。そして、移動後の軸部材を回転するこによって、２回目の疲労試験が実行される。すなわち、軸部材を移動するだけで、疲労試験を繰り返し実行することができる。これにより、複数の疲労試験を、容易に実行することができる。また、介在物の分布が同じ１つの軸部材から、複数の疲労試験の結果を得ることができるので、介在物が軸部材の疲労状態に与える影響を、定性的に把握することができる。
【００３１】
請求項１１に係る疲労試験方法では、請求項１０に記載の疲労試験方法において、移動前の軸部材が回転する回数と、移動後の軸部材が回転する回数とが異なるように、軸部材が回転させられる。この工程は、試験工程において実現される。
【００３２】
この場合、軸部材を回転させる回数を、変化させることによって、複数の疲労試験の結果を得ることができる。このため、各疲労試験の結果、すなわち各疲労試験で転動体が軸部材に接触した位置において、軸部材の断面を観察することによって、介在物を基点として損傷が軸部材において成長する過程を、確実に把握することができる。すなわち、軸部材の疲労状態を、より正確に把握することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態による疲労試験装置を正面から見た全体図。
【図２】前記疲労試験装置を側面から見た全体図。
【図３】前記疲労試験装置の支持手段を側面から見た部分拡大図。
【図４】前記支持手段を上方から見た斜視図。
【図５】前記支持手段、軸部材、及び転動体の部分斜視図。
【図６】疲労試験を実行する際の工程を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態における、１つの転動体と３つの転動体用の軸受との位置関係を示す模式図。
【図８】本発明の他の実施形態における、２つの転動体と６つの転動体用の軸受との位置関係を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔疲労試験装置の構成〕
図１及び図２に示す疲労試験装置１は、一方向に長い試験体の疲労を把握するための装置である。具体的には、疲労試験装置１は、軸受のレースの疲労を把握するための装置である。ここでは、試験体は、軸受のレースに対応するものである。この部材には、断面が円形の軸部材４０が、用いられている。また、転動体３０は、軸受のボール体に対応するものである。
【００３６】
疲労試験装置１は、図１及び図２に示すように、装置本体１０と、支持手段２０と、転動体３０と、軸部材４０（試験体）を回転駆動するための駆動手段５０と、駆動手段５０を制御するための制御手段６０とを、備えている。本実施形態では、図５に示すように、転動体３０が接触する軸部材４０の外周部を、接触領域ＳＲと定義している。接触領域ＳＲは、軸部材４０の外周面において、円周方向に形成される。
【００３７】
＜装置本体＞
装置本体１０は、図１及び図２に示すように、フレーム体１１と、軸部材４０を回転自在に保持するための保持手段１２と、軸部材４０と転動体３０とを係合させるための係合手段１５と、潤滑油の飛散を防止するためのカバー部材１９とを、備えている。フレーム体１１は、床面ＦＬに立設されている。
【００３８】
保持手段１２は、軸部材４０を回転自在に保持するためのものである。保持手段１２は、図１に示すように、複数の保持部材１３例えば３個の保持部材１３から、構成されている。隣接する２個の保持部材１３の間には、支持手段２０が配置される。各保持部材１３は、本体部材１３ａと、軸部材用の第１軸受１３ｂとを、有している。図１では、中央の保持部材１３にのみ、符号１３ａ，１３ｂを付している。本体部材１３ａは、フレーム体１１に固定されている。具体的には、３個の本体部材１３ａが、互いに間隔を隔てて、フレーム体１１に固定されている。軸部材用の第１軸受１３ｂは、３個の本体部材１３ａそれぞれに装着されている。詳細には、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの回転軸が同軸上に位置するように、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの外輪それぞれが、各本体部材１３ａに固定されている。軸部材４０は、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂの内輪に挿通され、３個の軸部材用の第１軸受１３ｂに回転自在に保持される。
【００３９】
係合手段１５は、図２に示すように、軸部材４０と転動体３０とを支持手段２０を介して係合させるためのものである。係合手段１５は、錘部材１６と、錘部材１６及び支持手段２０を連結する連結部材１７と、連結部材１７の支点となる支点部材１８とを、有している。詳細には、係合手段１５は、支点部材１８が連結部材１７を支持する位置を支点とした、錘部材１６に対する反力を、利用して、軸部材４０と転動体３０とを支持手段２０を介して係合させる。
【００４０】
連結部材１７は、支持手段２０が装着される第１連結部１７ａと、錘部材１６が装着される第２連結部１７ｂと、第１連結部１７ａと第２連結部１７ｂとを連結する第３連結部１７ｃとを、有している。第１連結部１７ａの一端部には、支持手段２０が揺動自在に装着されている。第２連結部１７ｂの一端部には、錘部材１６が装着されている。第３連結部１７ｃの一端部には、第１連結部１７ａの他端部が揺動自在に装着されている。第３連結部１７ｃの他端部には、第２連結部１７ｂの他端部が揺動自在に装着されている。すなわち、第３連結部１７ｃの一端部には、第１連結部１７ａを介して支持手段２０が連結され、第３連結部１７ｃの他端部には、第２連結部１７ｂを介して錘部材１６が連結される。
【００４１】
支点部材１８の下端部は、フレーム体１１の上部に固定されている。支点部材１８の上端部は、連結部材１７を所定の位置Ｐで支持している。具体的には、支点部材１８の上端部には、連結部材１７の第３連結部１７ｃが揺動自在に装着されている。ここで、連結部材１７の第３連結部１７ｃが支点部材１８に支持された支点Ｐと、第３連結部１７ｃの一端側の揺動中心Ｙ１との距離Ｌ１と、この支点と第３連結部１７ｃの他端側の揺動中心Ｙ２との距離Ｌ２との比（レバー比＝Ｌ１／Ｌ２）は、所定の比になるように設定されている。
【００４２】
カバー部材１９は、図１〜図３に示すように、潤滑油の飛散を防止するためのものである。カバー部材１９は、フレーム体１１に装着されている。例えば、カバー部材１９には、疲労試験を開始する前に、所定量の潤滑油が注入される。これにより、試験中の各部材の温度上昇を、抑制することができる。
【００４３】
＜支持手段＞
図１〜図５に示すように、支持手段２０は、転動体３０を支持するためのものである。支持手段２０は、装置本体１０に設けられている。具体的には、図２に示すように、支持手段２０は、係合手段１５を介して、フレーム体１１に支持されている。支持手段２０は、連結部材１７すなわち第１連結部１７ａに揺動自在に装着されている。
【００４４】
支持手段２０は、転動体３０を少なくとも３箇所で支持する。具体的には、図３〜図５に示すように、支持手段２０は、転動体３０が一方向に転動可能なように、転動体３０を４箇所で支持している。支持手段２０は、支持本体２１と、転動体３０を支持する支持部２５とを、有している。支持本体２１は、一対のプレート部材２２と、一対のプレート部材２２の間隔を保持するための間隔保持部２３と、軸部材４０を支持本体２１に対して回転可能に位置決めする位置決め部２４とを、有している。
【００４５】
一対のプレート部材２２は、図４に示すように、互いに対向して配置される。間隔保持部２３は、図４に示すように、第１円筒部材２３ａと、第１円筒部材２３ａをプレート部材２２に固定するための第１固定部材２３ｂとを、有している。第１円筒部材２３ａは、一対のプレート部材２２の間に配置される。第１固定部材２３ｂは、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、第１円筒部材２３ａの孔に挿通され、ナットはボルトの軸部の先端部に螺合される。具体的には、まず、一対のプレート部材２２において互いに対向した位置に形成されたボルト孔と、一対のプレート部材２２の間に配置された第１円筒部材２３ａの孔とに、ボルトの軸部が挿通される。そして、ボルトの軸部の先端部をナットで締め付けることによって、一対のプレート部材２２が互いに近接し、第１円筒部材２３ａが一対のプレート部材２２によって挟持される。
【００４６】
位置決め部２４は、図４に示すように、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４と、各プレート部材２２に設けられた位置決め孔２２４とを、有している。各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４それぞれは、第２円筒部材１２４ａと、軸部材用の第２軸受１２４ｂと、第２固定部材１２４ｃとを、有している。第２円筒部材１２４ａは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂとの間に配置される。具体的には、第２円筒部材１２４ａは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪との間に配置される。４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂには、同じ軸受が用いられている。すなわち、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂは、内輪径が同じであり、且つ外輪径が同じである。
【００４７】
図３に示すように、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４それぞれが互いに平行になるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂは、プレート部材２２に設けられる。言い換えると、４つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４それぞれが互いに平行になるように、プレート部材２２に対する第２固定部材１２４ｃの位置が、決定されている。第２固定部材１２４ｃは、第２円筒部材１２４ａと軸部材用の第２軸受１２４ｂとを、プレート部材２２に固定する。
【００４８】
詳細には、図４に示すように、第２固定部材１２４ｃは、プレート部材２２と軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪との間に第２円筒部材１２４ａを配置した状態で、第２円筒部材１２４ａと軸部材用の第２軸受１２４ｂとを、プレート部材２２に固定する。具体的には、第２固定部材１２４ｃは、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪と第２円筒部材１２４ａの孔に挿通され、ボルトの頭部がワッシャを介して軸部材用の第２軸受１２４ｂの内輪に接触した状態で、ボルトの軸部の先端部が、プレート部材２２に設けられた雌ネジ（図示しない）に、螺合される。これにより、軸部材用の第２軸受１２４ｂが、プレート部材２２に対して回転自在に保持される。
【００４９】
ここでは、２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの中心間距離が、軸部材４０の直径と、軸部材用の第２軸受１２４ｂの直径との和となるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂが各プレート部材２２に装着されている。言い換えると、２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの外周面間距離の最小値が、軸部材４０の直径となるように、軸部材用の第２軸受１２４ｂが各プレート部材２２に装着されている。
【００５０】
位置決め孔２２４は、軸部材４０が挿通される孔であり、各プレート部材２２に設けられている。図４に示すように、位置決め孔２２４は、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４の間に形成されている。位置決め孔２２４は、各プレート部材２２に設けられた２つの位置決め部材１２４の回転中心を結ぶ直線に直交する方向に長い長孔である。位置決め孔２２４例えば長孔は、一対のプレート部材２２において対向して形成されている。この長孔の幅（短軸方向の長さ）は、軸部材４０の直径より大きく形成されており、軸部材４０は、長孔に配置された状態で、長孔の長軸方向に移動可能である。
【００５１】
支持部２５は、転動体３０を支持する部分である。支持部２５は、図３及び図４に示すように、支持本体２１に装着される４つの転動体用の軸受２６と、転動体用の軸受２６を位置決めするための第３円筒部材２７と、転動体用の軸受２６及び第３円筒部材２７を固定するための第３固定部材２８とを、有している。なお、図３では、転動体用の第１軸受２６ａ用の第３円筒部材及び第３固定部材に対してのみ、符号２７，２８を付している。
【００５２】
４つの転動体用の軸受２６は、図４に示すように、支持本体２１に対して回転自在に装着されている。４つの転動体用の軸受２６は、図４及び図５に示すように、一対のプレート部材２２の間において、転動体３０を４箇所で支持する。４つの転動体用の軸受２６には、同じ軸受が用いられている。すなわち、４つの転動体用の軸受２６は、内輪径が同じであり、且つ外輪径が同じである。図３に示すように、４つの転動体用の軸受２６の回転軸Ｘ２，Ｘ３が、軸部材４０の回転軸Ｘ１（第１回転軸）に平行となるように、４つの転動体用の軸受２６は、一対のプレート部材２２の間において、プレート部材２２に対して回転自在に装着されている。
【００５３】
図３〜図５に示すように、４つの転動体用の軸受２６の中の２つの転動体用の第１軸受２６ａは、それぞれが同軸上に配置されている。詳細には、同軸上の２つの転動体用の第１軸受２６ａの間隔が、転動体３０の直径より小さくなるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａは、同軸上に配置されている。また、２つの転動体用の第１軸受２６ａの外輪間距離が、上述した接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａが、同軸上に配置されている。なお、２つの転動体用の第１軸受２６ａでは、互いに対向する２つの外輪の隅角部が、面取りされている。この面取り部は、転動体３０を安定的に保持するためのものである。
【００５４】
また、図３〜図５に示すように、２つの転動体用の第１軸受２６ａを除いた他の２つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第２軸受２６ｂは、それぞれが同軸上に配置されている。詳細には、同軸上の２つの転動体用の第２軸受２６ｂの間隔が、転動体３０の直径より小さくなるように、２つの転動体用の第２軸受２６ｂは、同軸上に配置されている。また、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの外輪間距離が、上述した接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、２つの転動体用の第２軸受２６ｂが、同軸上に配置されている。なお、２つの転動体用の第２軸受２６ｂでは、互いに対向する２つの外輪の隅角部が、面取りされている。この面取り部は、転動体３０を安定的に保持するためのものである。
【００５５】
また、図３に示すように、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２（第２回転軸）と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３（第３回転軸）とが、互いに平行になるように、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂが、支持本体２１に回転自在に装着されている。また、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３とは、軸部材用の第２軸受１２４ｂの回転軸Ｘ４に平行になるように、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂが、支持本体２１に回転自在に装着されている。
【００５６】
また、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３とを結ぶ線上において、転動体用の第１軸受２６ａの外周面と転動体用の第２軸受２６ｂの外周面とが対向するように、２つの転動体用の第１軸受２６ａと２つの転動体用の第２軸受２６ｂとが、一対のプレート部材２２の間に配置されている。ここで、転動体用の第１軸受２６ａの外周面と転動体用の第２軸受２６ｂの外周面とが対向した部分の距離は、転動体３０の直径より小さく設定されている。
【００５７】
また、回転軸Ｘ２と回転軸Ｘ３との軸間距離が、転動体用の第１軸受２６ａの半径と転動体用の第２軸受２６ｂの半径との和より大きくなるように、２つの転動体用の第１軸受２６ａと２つの転動体用の第２軸受２６ｂとが、一対のプレート部材２２の間に配置されている。言い換えると、上記の軸間距離が、転動体用の第１軸受２６ａの外径（転動体用の第２軸受２６ｂの外径）より大きくなるように、設定されている。
【００５８】
このように、４つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂを、一対のプレート部材２２の間に配置することによって、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２と、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３との間において、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂによって、４箇所で支持される。
【００５９】
上述した４つの転動体用の軸受２６の位置決めは、図４に示すように、第３円筒部材２７によって行われる。第３円筒部材２７は、転動体用の第１軸受２６ａ及び転動体用の第２軸受２６ｂを、位置決めするためのものである。転動体用の第１軸受２６ａは、３つの第３円筒部材２７によって位置決めされる。また、転動体用の第２軸受２６ｂも、３つの第３円筒部材２７によって位置決めされる。また、上記の外輪間距離は、第３円筒部材２７の軸方向長さによって、調節される。
【００６０】
第３円筒部材２７は、一対のプレート部材２２のいずれか一方と２つの転動体用の第１軸受２６ａのいずれか一方との間と、２つの転動体用の第１軸受２６ａの間と、一対のプレート部材２２のいずれか他方と２つの転動体用の第１軸受２６ａのいずれか他方との間とに、配置される。同様に、第３円筒部材２７は、一対のプレート部材２２のいずれか一方と２つの転動体用の第２軸受２６ｂのいずれか一方との間と、２つの転動体用の第２軸受２６ｂの間と、一対のプレート部材２２のいずれか他方と２つの転動体用の第２軸受２６ｂのいずれか他方との間とに、配置される。
【００６１】
転動体用の第１軸受２６ａを位置決めする３つの第３円筒部材２７それぞれは、転動体用の第１軸受２６ａの内輪に接触している。また、転動体用の第２軸受２６ｂを位置決めする３つの第３円筒部材２７それぞれは、転動体用の第２軸受２６ｂの内輪に接触している。
【００６２】
第３固定部材２８は、転動体用の軸受２６及び第３円筒部材２７を、一対のプレート部材２２に固定するためのものである。具体的には、第３固定部材２８は、第３円筒部材２７を上記の位置に配置した状態で、転動体用の第１軸受２６ａと第３円筒部材２７とを、プレート部材２２に固定する。また、第３固定部材２８は、第３円筒部材２７を上記の位置に配置した状態で、転動体用の第２軸受２６ｂと第３円筒部材２７とを、プレート部材２２に固定する。
【００６３】
詳細には、第３固定部材２８は、ボルトとナットとから構成されている。ボルトの軸部は、一方のプレートに形成されたボルト孔と、転動体用の第１軸受２６ａの内輪と、第３円筒部材２７の孔と、他方のプレートに形成されたボルト孔とに挿通される。そして、ボルトの頭部がワッシャを介して一方のプレート部材２２に接触した状態で、他方のプレート部材２２から突出したボルトの軸部の先端部が、ナットによって締め付けられる。これにより、転動体用の第１軸受２６ａが、一対のプレート部材２２の間において回転自在に保持される。また、転動体用の第１軸受２６ａと同様に組立てることによって、転動体用の第２軸受２６ｂも、一対のプレート部材２２の間において回転自在に保持される。
【００６４】
＜転動体＞
転動体３０は、図３〜図５に示すように、球状に形成されている。ここでは、転動体３０の強度が軸部材４０の強度以上になるように、転動体３０は形成されている。上述したように、転動体３０は、支持手段２０に支持される。具体的には、転動体３０は、４つの転動体用の軸受２６それぞれに接触し、４箇所で支持される。また、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６、すなわち２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂに支持された状態において、係合手段１５が支持手段２０を軸部材４０の方向に付勢すると、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂと、軸部材４０とによって、挟持される。この状態で、軸部材４０が回転すると、この軸部材４０の回転に応じて、転動体３０は、２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂと、軸部材４０との間において、転動する。
【００６５】
なお、上述したように、２つの転動体用の第１軸受２６ａの外輪間距離、及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂの外輪間距離が、接触領域ＳＲの幅の５倍の距離以上になるように、設定されている。これにより、４つの転動体用の軸受２６（２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂ）が、転動体３０に与える影響が、転動体３０を介して、軸部材４０へと伝達されないように考慮されている。
【００６６】
＜駆動手段＞
駆動手段５０は、軸部材４０を回転駆動するためのものである。駆動手段５０は、図１及び図２に示すように、駆動モータ５０ａと、駆動モータ５０ａから軸部材４０に回転を伝達するための回転伝達部材５０ｂとを、有している。駆動モータ５０ａは、装置本体１０例えばフレーム体１１に、固定されている。駆動モータ５０ａは、制御手段６０によって、回転が制御される。回転伝達部材５０ｂは、例えばベルトである。ベルト５０ｂは、駆動モータ５０ａの回転を、プーリ５０ｃを介して、軸部材４０に伝達する。具体的には、ベルト５０ｂは、駆動モータ５０ａとプーリ５０ｃとに架け渡されている。プーリ５０ｃは、軸部材４０と一体回転可能に装着されている。ここでは、プーリ５０ｃを軸部材４０の一端部にチャックすることによって、プーリ５０ｃが軸部材４０に固定されている。
【００６７】
＜制御手段＞
制御手段６０は、駆動手段５０例えば駆動モータ５０ａを制御するためのものである。制御手段６０は、制御装置本体６１と、駆動モータ５０ａを調整するための調整パネル６０ａと、駆動モータ５０ａの回転を開始させるためのスタートボタン６０ｂと、駆動モータ５０ａの回転を停止させるためのストップボタン６０ｃとを、有している。
【００６８】
制御装置本体６１は、装置本体１０に装着されている。例えば、制御装置本体６１は、フレーム体１１に立設された立設部に装着されている。調整パネル６０ａは、制御装置本体６１に設けられている。調整パネル６０ａは、接触入力式の画像表示部、例えばタッチパネルである。ここでは、駆動モータ５０ａを調整するための情報が、調整パネル６０ａから直接的に入力される。そして、スタートボタン６０ｂが押されると、調整パネル６０ａに入力された情報に基づいて、駆動モータ５０ａを回転制御する制御信号が、図示しない制御部から出力され、駆動モータ５０ａが回転する。一方で、ストップボタン６０ｃが押されると、駆動モータ５０ａを停止する制御信号が、図示しない制御部から出力され、駆動モータ５０ａが回転を停止する。
【００６９】
なお、制御部は、制御装置本体６１に内蔵されている。制御部は、例えば、ＣＰＵ及びメモリから構成されている。例えば、ＣＰＵは、駆動モータ５０ａの制御に関する処理を実行する。メモリは、駆動モータ５０ａの制御時に各種の情報を記憶する。
【００７０】
本実施形態では、「手段」という文言を用いて構成を説明している部分があるが、この「手段」という文言に代えて「構造」という文言を用いてもよい。
【００７１】
〔疲労試験方法の説明〕
以下では、上述した疲労試験装置１を用いた疲労試験方法について、説明する。
具体的には、まず、本疲労試験装置１を用いた基本的な疲労試験（基本疲労試験）についての説明を行う。次に、１つの軸部材（試験体）だけを用いて基本的な疲労試験を連続的に実行する疲労試験（連続疲労試験）についての説明を行う。図６には、疲労試験を実行する際の工程が、示されている。なお、図６は、以下に示す基本疲労試験及び連続疲労試験の両方の工程を示すものである。
【００７２】
＜基本疲労試験＞
まず、疲労試験装置１において、準備用の重量の錘部材１６が、連結部材１７（第２連結部１７ｂ）に装着される（Ｓ１）。次に、軸部材４０（試験体）が、装置本体１０に装着される（Ｓ２）。具体的には、軸部材４０が、保持手段１２に回転自在に装着される。より具体的には、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４、及び３個の軸部材用の第１軸受１３ｂに挿通され、軸部材４０の一端部にプーリ５０ｃが固定される。そして、ベルト５０ｂが、駆動モータ５０ａとプーリ５０ｃとの間に架け渡される。
【００７３】
続いて、装置本体１０に装着された支持手段２０に、転動体３０が配置される（Ｓ３）。具体的には、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６（２つの転動体用の第１軸受２６ａ及び２つの転動体用の第２軸受２６ｂ）の上部に配置され、４箇所で支持される。続いて、錘部材１６の重量が試験用の重量になるように、錘部材１６が連結部材１７（第２連結部１７ｂ）に装着される（Ｓ４）。すると、てこの原理で、支持手段２０が、連結部材１７によって、上方に引き上げられる。すると、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４（長孔）の内周下面に向けて、移動する。すると、軸部材４０が転動体３０に接触し、転動体３０が軸部材４０と４つの転動体用の軸受２６とによって挟持される。
【００７４】
また、軸部材４０が転動体３０に接触した状態においては、軸部材４０が、各プレート部材２２において互いに隣接して設けられた２つの位置決め部材１２４の間に、配置される。すなわち、軸部材４０が、各プレート部材２２に設けられた２つの軸部材用の第２軸受１２４ｂの間に、配置される。これにより、各プレート部材２２に対する、床面ＦＬに平行な方向への軸部材４０の移動が、規制される。
【００７５】
このようにして、軸部材４０（試験体）が疲労試験装置１にセットされる（Ｓ５）。この状態では、転動体３０は、軸部材４０と１箇所で接触し、４つの転動体用の軸受２６と４箇所で接触している。詳細には、転動体３０の上部が、軸部材４０の下部において１箇所で接触し、転動体３０の下部が、４つの転動体用の軸受２６それぞれと１箇所で接触している。
【００７６】
続いて、調整パネル６０ａに各種の情報が入力されると（Ｓ６）、軸部材４０が駆動手段５０によって回転させられ、疲労試験が開始される（Ｓ７）。具体的には、駆動モータ５０ａの回転数や駆動モータ５０ａの最大回転回数（試験時間）等が、制御装置本体６１の調整パネル６０ａに入力される。そして、制御装置本体６１のスタートボタン６０ｂが押されると、駆動モータ５０ａが回転を開始する。すると、転動体３０が、軸部材４０の外周面に接触した状態で、軸部材４０と４つの転動体用の軸受２６との間において、転動する。ここでは、転動体３０が軸部材４０の外周面に接触する部分を、接触領域ＳＲと呼ぶ。接触領域ＳＲは、軸部材４０の外周面において、円周方向に形成される。
【００７７】
続いて、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、軸部材４０の回転が停止させられ、試験が終了する（Ｓ８）。具体的には、調整パネル６０ａの入力情報、例えば駆動モータ５０ａの最大回転回数に基づいて、駆動モータ５０ａが回転を停止すると、軸部材４０の回転が停止する。なお、制御装置本体６１のストップボタン６０ｃが押されたときにも、駆動モータ５０ａは回転を停止する。このようにして駆動モータ５０ａが回転を停止すると、転動体３０は転動を停止する。
【００７８】
続いて、軸部材４０（試験体）が疲労試験装置１から取り外される（Ｓ９，Ｓ１０でＮｏ）。具体的には、錘部材１６の重量が減らされ、支持手段２０が、連結部材１７によって、下方に引き下げられる。これにより、転動体３０が軸部材４０から離反し、軸部材４０と転動体３０との接触が解除される。すると、軸部材４０が、各プレート部材２２に形成された位置決め部２４の位置決め孔２２４、及び３個の軸部材用の第１軸受１３ｂから取り外される。
【００７９】
続いて、軸部材４０が、接触領域ＳＲを避けた位置において、軸芯に対して垂直に切断される。そして、切断面が、接触領域ＳＲの方向に研磨される。そして、切断面を研磨することによって、研磨面が接触領域ＳＲに到達すると、この研磨面の状態が、観察される。例えば、ここでは、軸部材４０が転動体３０から受ける影響、例えば介在物を基点とした亀裂等が、観察される。
【００８０】
このような疲労試験では、疲労試験が終了すると、軸部材４０を、疲労試験装置１から取り外すだけで、軸部材４０の疲労状態を、直接的に調べることができる。また、１つの転動体３０が軸部材４０に接触して転動するので、軸部材４０が１つの転動体３０だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。さらに、転動体３０が支持手段２０によって４箇所で支持されているので、転動体３０を安定的に転動させることができる。すなわち、転動体３０を軸部材４０の接触領域ＳＲに安定的に接触させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、疲労試験では、試験体を容易に試験することができ、且つ試験体の疲労状態を正確に把握することができる。
【００８１】
＜連続疲労試験＞
本疲労試験装置１では、上述した基本疲労試験を用いて、疲労試験を連続的に実行することもできる。例えば、上記の基本疲労試験を用いて、１回目の疲労試験が実行されると（Ｓ１〜Ｓ９）、軸部材４０が、疲労試験装置１において軸方向に移動させられ再び装着される（Ｓ１０でＹｅｓ）。そして、２回目の疲労試験が実行される（Ｓ１〜Ｓ９）。このように、軸部材４０を疲労試験装置１において順次移動させ、疲労試験を繰り返すことによって、１つの軸部材４０に複数の接触領域ＳＲが形成される。そして、試験実行者が所望する回数の疲労試験が、終了すると、軸部材４０が疲労試験装置１から取り外される（Ｓ１０でＮｏ）。
【００８２】
続いて、軸部材４０が、各接触領域ＳＲを避けた位置、すなわち複数の接触領域ＳＲそれぞれの近傍において、軸芯に垂直に切断される。すると、複数の切断面それぞれが、接触領域ＳＲの方向に研磨される。そして、各切断面を研磨することによって、各研磨面が接触領域ＳＲに到達すると、各研磨面の状態が、観察される。これにより、多数の疲労試験の結果を、１つの軸部材４０から容易に得ることができる。また、様々な条件で疲労試験を実行した場合の結果も、１つの軸部材４０から容易に得ることができる。
【００８３】
なお、軸部材４０を軸方向に移動する際の移動量は、接触領域ＳＲの幅より大きくなるように、設定されている。この移動量は、ある疲労試験が次の疲労試験に影響しないように考えられた移動量である。これにより、１つの軸部材４０だけを用いて複数の疲労試験を実行したとしても、複数の疲労試験それぞれから、独立した結果を得ることができる。
【００８４】
以下には、１つの軸部材４０に対して異なる条件で疲労試験を実行した場合の一例を示す。例えば、疲労試験における軸部材４０の基本回転回数を「１×１０の６乗」回に設定した場合、１回目の疲労試験では、軸部材４０が「１×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。続いて、２回目の疲労試験では、軸部材４０を軸方向に移動させて、軸部材４０が「２×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。同様に、ｎ回目の疲労試験でも、軸部材４０を軸方向に移動させて、軸部材４０が「ｎ×１０の６乗」回転したときに、軸部材４０の回転が停止される。すると、１つの軸部材４０の外周面には、ｎ個の試験結果すなわちｎ個の接触領域ＳＲが、形成される。ｎ個の接触領域ＳＲは、それぞれが互いに異なる位置に形成されている。
【００８５】
このように、本疲労試験装置１では、１本の軸部材４０を移動するだけで、条件の異なる複数の疲労試験の結果を、容易に得ることができる。また、介在物の分布が同じ１つの軸部材４０から、複数の疲労試験の結果を得ることができるので、介在物が軸部材４０の疲労状態に与える影響を、定性的に把握することができる。例えば、ここに示したように、疲労試験回数（ｎ）が増えるにつれて、軸部材４０の回転回数（「ｎ×１０の６乗」回）を増やした場合、１回目の疲労試験からｎ回目の疲労試験までの間で、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、時系列に沿って、観察することができる。この場合、１回目の疲労試験からｎ回目の疲労試験までの間で、介在物を基点として軸部材４０で成長する亀裂等を、時系列に沿って、観察することができる。
【００８６】
〔本疲労試験装置の特徴〕
本疲労試験装置１では、支持手段２０によって支持された転動体３０を、軸部材４０に接触させた状態で、軸部材４０を回転させることによって、転動体３０を転動させている。これにより、本疲労試験装置１では、転動体３０が軸部材４０に接触した状態で転動しているときに軸部材４０が転動体３０から受ける影響、すなわち軸部材４０の疲労状態を、調べることができる。
【００８７】
このため、本疲労試験装置１では、疲労試験が終了すると、軸部材４０を疲労試験装置１から取り外すだけで、軸部材４０の疲労状態を直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置１では、軸部材４０が１つの転動体３０だけから受ける影響を、直接的に調べることができる。また、本疲労試験装置１では、転動体３０が支持手段２０によって４箇所で支持されているので、転動体３０を安定的に転動させることができる。
【００８８】
特に、本疲労試験装置１では、転動体３０を支持手段２０によって４箇所で支持した状態で、転動体３０を軸部材４０の外周面に接触させているので、軸部材４０が回転したときに、軸部材４０の接触領域ＳＲに転動体３０を確実に接触させることができる。すなわち、転動体３０が軸部材４０に接触する位置、すなわち転動体３０から軸部材４０への応力の入力位置を、安定させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、正確に調べることができる。このように、本疲労試験装置１では、軸部材４０を容易に試験することができ、且つ軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００８９】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が、装置本体に装着された軸部材４０と支持手段２０とによって、挟持されているので、軸部材４０を回転させたときに、転動体３０を、軸部材４０に接触させた状態において、安定的に転動させることができる。例えば、軸部材４０及び転動体３０の少なくともいずれか一方が、摩耗したり変形したりしたとしても、転動体３０を、軸部材４０に確実に接触させ、転動させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００９０】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が一方向に転動可能なように支持手段２０が支持しているので、転動体３０を軸部材４０の接触領域ＳＲに安定的に接触させることができる。これにより、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、より正確に調べることができる。
【００９１】
また、本疲労試験装置１では、転動体３０が、４つの転動体用の軸受２６によって、４箇所で支持されている。具体的には、転動体３０は、転動体用の第１軸受２６ａの回転軸Ｘ２（第２回転軸）と、転動体用の第２軸受２６ｂの回転軸Ｘ３（第３回転軸）との間において、４つの転動体用の軸受２６によって、４箇所で支持されている。より具体的には、転動体３０は、第２回転軸において同軸に配置された２個の軸受と、第３回転軸において同軸に配置された他の２個の軸受との間において、４箇所で支持される。これにより、転動体３０を、安定的に支持することができる。また、転動体３０を、軸受が回転する方向に、スムーズに転動させることができる。さらに、転動体３０が軸部材４０に接触する位置、すなわち転動体３０から軸部材４０への応力の入力位置を、固定することができる。このため、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、高精度で調べることができるので、軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００９２】
また、本疲労試験装置１では、軸部材４０が、支持手段２０の位置決め部２４によって、支持手段２０の支持本体２１に対して回転可能に位置決めされているので、支持手段２０を基準として、軸部材４０と転動体３０との位置を設定することができる。これにより、軸部材４０と転動体３０との位置精度を、確実に保証することができる。すなわち、軸部材４０が転動体３０から受ける影響を、高精度で調べることができるので、軸部材４０の疲労状態を正確に把握することができる。
【００９３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（ａ）前記実施形態では、試験体が軸部材４０である場合の例を示したが、軸部材４０に代えて、転動体３０を試験体に設定してもよい。この場合、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、転動体３０が疲労試験装置１から取り外され、転動体３０の切断面が観察される。また、軸部材４０及び転動体３０を、試験体に設定してもよい。この場合、軸部材４０の回転が所定の回転回数に到達すると、軸部材４０及び転動体３０が疲労試験装置１から取り外され、軸部材４０及び転動体３０の切断面が観察される。このように、試験体の対象を、転動体３０、又は軸部材４０及び転動体３０に設定したとしても、軸部材４０から影響を受ける転動体３０の疲労状態や、転動体３０及び軸部材４０が互いに影響を及ぼし合ったときの各部材４０，３０の疲労状態を、容易に再現し、正確に把握することができる。
（ｂ）前記実施形態では、転動体１３０が４つの転動体用の軸受２６によって４箇所で支持される場合の例を示したが、転動体１３０を３つの転動体用の軸受２６によって支持するようにしてもよい。この場合、図７（ａ）に示した平面視において、３つの転動体用の軸受１２６は、互いに平行に配置された回転軸を有する２つの転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂと、２つの転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂの回転軸の中間に回転軸を有する１つの転動体用の第４軸受１２６ｃとから、構成される。転動体用の第３軸受１２６ａ，１２６ｂは、同径である。図７（ｂ）に示した側面視において、転動体用の第４軸受１２６ｃの回転軸は、転動体１３０から離れるにつれて上方に傾斜するように、プレート部材２２に装着されている。このように疲労試験装置を構成したとしても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図７は、転動体１３０、及び３つの転動体用の軸受１２６（１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ）の位置関係を示す模式図である。
（ｃ）前記実施形態では、２つの転動体用の第１軸受２６ａを同軸に配置し、２つの転動体用の第２軸受２６ｂを同軸に配置し、１つの転動体３０が４つの転動体用の軸受２６ａ，２６ｂによって４箇所で支持される場合の例を示した。これに代えて、図８の平面視に示すように、３つの転動体用の第５軸受２２６ａを同軸に配置し、３つの転動体用の第６軸受２２６ｂを同軸に配置し、２つ転動体２３０が、６つの転動体用の軸受２２６（２２６ａ，２２６ｂ）によって、支持されるようにしてもよい。この場合、２つの転動体２３０を同時に用いることができるので、同じ条件の下で、１つの軸部材４０に対する２つの疲労試験結果を、同時に得ることができる。言い換えると、同じ条件の下で、１つの軸部材４０から転動体２３０が受ける２つの疲労試験結果を、同時に得ることができる。また、このように疲労試験装置を構成したとしても、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。図８は、２つ転動体２３０、及び６つの転動体用の軸受２２６（２２６ａ，２２６ｂ）の位置関係を示す模式図である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、試験体の疲労を把握するための疲労試験装置に対して、広く用いることができる。また、本発明は、本疲労試験装置を用いた疲労試験方法に対して、広く用いることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 疲労試験装置
１０ 装置本体
１３ｂ 軸部材用の第１軸受
２０ 支持手段
２４ 位置決め部
１２４ｂ 軸部材用の第２軸受
２６ 転動体用の軸受
２６ａ 転動体用の第１軸受
２６ｂ 転動体用の第２軸受
３０ 転動体
４０ 軸部材
２１ 支持本体
Ｘ１ 軸部材の回転軸（第１回転軸）
Ｘ２ 転動体用の第１軸受の回転軸（第２回転軸）
Ｘ３ 転動体用の第２軸受の回転軸（第３回転軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に回転自在に装着される前記試験体の外周面に接触し、前記試験体の回転に応じて転動する転動体と、
前記装置本体に設けられ前記転動体を少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項２】
前記転動体は、前記試験体と前記支持手段とによって挟持されている、
請求項１に記載の疲労試験装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記転動体が一方向に転動可能なように支持している、
請求項１又は２に記載の疲労試験装置。
【請求項４】
前記支持手段は、支持本体と、前記支持本体に装着される４つの軸受とを、有しており、
前記転動体は、４つの前記軸受によって、４箇所で支持されている、
請求項１から３のいずれかに記載の疲労試験装置。
【請求項５】
２つの前記軸受が、前記試験体の第１回転軸と平行に配置された第２回転軸に対して回転自在に、前記支持本体に装着されており、他の２つの前記軸受が、前記第２回転軸と平行に配置された第３回転軸に対して回転自在に、前記支持本体に装着されており、
前記転動体は、前記第２回転軸と前記第３回転軸との間において、４つの前記軸受によって、４箇所で支持されている、
請求項４に記載の疲労試験装置。
【請求項６】
前記支持手段は、前記試験体を前記支持本体に対して回転可能に位置決めする位置決め部を、さらに有している、
請求項４及び５に記載の疲労試験装置。
【請求項７】
球状の試験体の疲労を把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に回転自在に装着される軸部材と、
前記軸部材に接触し、前記軸部材の回転に応じて転動する前記試験体を、少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項８】
一方向に長い第１試験体の疲労と、前記第１試験体に接触し前記第１試験体の回転に応じて転動する球状の第２試験体の疲労とを、把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に設けられ前記第２試験体を少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項９】
装置本体と、前記装置本体に回転自在に装着される軸部材と、前記軸部材の回転に応じて転動する転動体と、前記転動体を少なくとも３箇所で支持する支持手段とを用いて、前記軸部材及び前記転動体の少なくともいずれか一方の疲労を把握するための疲労試験方法であって、
前記軸部材を前記装置本体に装着する軸部材装着工程と、
前記装置本体に装着される前記支持手段に、前記転動体を配置する転動体配置工程と、
前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体を挟持する試験体セット工程と、
前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体を挟持した状態で、前記軸部材を回転させる試験工程と、
を備える疲労試験方法。
【請求項１０】
前記軸部材を前記装置本体に対して移動し再び装着する再試験工程を、
さらに備え、
前記試験体セット工程では、移動後の前記軸部材と前記支持手段とによって、前記転動体が再び挟持され、
前記試験工程では、移動後の前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体が挟持された状態で、前記軸部材が再び回転させられる、
請求項９に記載の疲労試験方法。
【請求項１１】
前記試験工程では、移動前の前記軸部材が回転する回数と、移動後の前記軸部材が回転する回数とが異なるように、前記軸部材が回転させられる、
請求項１０に記載の疲労試験方法。
【請求項１】
一方向に長い試験体の疲労を把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に回転自在に装着される前記試験体の外周面に接触し、前記試験体の回転に応じて転動する転動体と、
前記装置本体に設けられ前記転動体を少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項２】
前記転動体は、前記試験体と前記支持手段とによって挟持されている、
請求項１に記載の疲労試験装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記転動体が一方向に転動可能なように支持している、
請求項１又は２に記載の疲労試験装置。
【請求項４】
前記支持手段は、支持本体と、前記支持本体に装着される４つの軸受とを、有しており、
前記転動体は、４つの前記軸受によって、４箇所で支持されている、
請求項１から３のいずれかに記載の疲労試験装置。
【請求項５】
２つの前記軸受が、前記試験体の第１回転軸と平行に配置された第２回転軸に対して回転自在に、前記支持本体に装着されており、他の２つの前記軸受が、前記第２回転軸と平行に配置された第３回転軸に対して回転自在に、前記支持本体に装着されており、
前記転動体は、前記第２回転軸と前記第３回転軸との間において、４つの前記軸受によって、４箇所で支持されている、
請求項４に記載の疲労試験装置。
【請求項６】
前記支持手段は、前記試験体を前記支持本体に対して回転可能に位置決めする位置決め部を、さらに有している、
請求項４及び５に記載の疲労試験装置。
【請求項７】
球状の試験体の疲労を把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に回転自在に装着される軸部材と、
前記軸部材に接触し、前記軸部材の回転に応じて転動する前記試験体を、少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項８】
一方向に長い第１試験体の疲労と、前記第１試験体に接触し前記第１試験体の回転に応じて転動する球状の第２試験体の疲労とを、把握するための疲労試験装置であって、
装置本体と、
前記装置本体に設けられ前記第２試験体を少なくとも３箇所で支持する支持手段と、
を備える疲労試験装置。
【請求項９】
装置本体と、前記装置本体に回転自在に装着される軸部材と、前記軸部材の回転に応じて転動する転動体と、前記転動体を少なくとも３箇所で支持する支持手段とを用いて、前記軸部材及び前記転動体の少なくともいずれか一方の疲労を把握するための疲労試験方法であって、
前記軸部材を前記装置本体に装着する軸部材装着工程と、
前記装置本体に装着される前記支持手段に、前記転動体を配置する転動体配置工程と、
前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体を挟持する試験体セット工程と、
前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体を挟持した状態で、前記軸部材を回転させる試験工程と、
を備える疲労試験方法。
【請求項１０】
前記軸部材を前記装置本体に対して移動し再び装着する再試験工程を、
さらに備え、
前記試験体セット工程では、移動後の前記軸部材と前記支持手段とによって、前記転動体が再び挟持され、
前記試験工程では、移動後の前記軸部材と前記支持手段とによって前記転動体が挟持された状態で、前記軸部材が再び回転させられる、
請求項９に記載の疲労試験方法。
【請求項１１】
前記試験工程では、移動前の前記軸部材が回転する回数と、移動後の前記軸部材が回転する回数とが異なるように、前記軸部材が回転させられる、
請求項１０に記載の疲労試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３３７１２（Ｐ２０１２−２３３７１２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００５５７（Ｐ２０１１−１００５５７）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５１１１０７４６３）有限会社吉則工業 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５１１１０７４６３）有限会社吉則工業 (2)
【Ｆターム（参考）】
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