CN104024826A - 扭转测试机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭转测试机，其包括：能够旋转地保持受测体的一端的驱动部；和固定受测体的另一端的反作用力部，利用驱动部使受测体的一端旋转，由此对受测体施加扭转载荷。驱动部包括：伺服电机；以第一减速比使伺服电机的旋转减速的第一减速器；传递第一减速器的输出的转轴；在输入轴固定着转轴的离合器；以第二减速比使离合器的输出轴的旋转减速的第二减速器；能够旋转地被支承的卡盘；和以能够切换的方式将转轴和第二减速器的输出轴中的一方连结于卡盘的连结机构，在分离离合器的输入轴和输出轴，通过连结机构将转轴连结于卡盘时，以第一模式动作，在连结离合器的输入轴和输出轴，通过连结机构将第二减速器的输出轴连结于卡盘时，以第二模式动作。

Description

扭转测试机

技术区域

本发明涉和对受测体施加转矩(扭转载荷)的扭转测试机，特别涉及能够进行在常用区域反复地长时间地向受测体施加载荷的疲劳测试，和对受测体施加破坏区域的大载荷的破坏测试这两者的扭转测试机。

背景技术

一直以来，在螺旋桨轴等动力传递部件的疲劳测试(扭转测试)中，主要使用以高频变动的反复产生载荷的油压式测试装置。但是，为了以油压式实现在破坏测试(螺纹切削测试)中所需的大转矩且大位移的驱动，需要设置庞大的油压系统，破坏测试中主要使用电机式的测试机。

此外，近年来能够产生高频的变动转矩的低惯性型伺服电机已实用化，并开始使用专利文献1中记载的伺服电机式的疲劳测试机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-107955号公报

发明内容

但是，因为在疲劳测试和破坏测试中所需的转矩大小和转矩变动的频率不同，所以1台测试机无法进行两种测试。

本发明是鉴于上述情况而提出的。

按照本发明的实施方式，提供一种扭转测试机，其包括：以受测体的一端能够旋转的方式保持受测体的一端的驱动部；和固定受测体的另一端的反作用力部，利用所述驱动部使受测体的一端旋转，由此对受测体施加扭转载荷。驱动部包括：伺服电机；以第一减速比使伺服电机的旋转减速的第一减速器；传递第一减速器的输出的转轴；在输入轴固定着转轴的离合器；以第二减速比使离合器的输出轴的旋转减速的第二减速器；能够旋转地被支承的卡盘；和以能够切换的方式将转轴和第二减速器的输出轴中的一方连结于卡盘的连结机构，在分离离合器的输入轴和输出轴，通过连结机构将转轴连结于卡盘时，以第一模式动作，在连结离合器的输入轴和输出轴，通过连结机构将第二减速器的输出轴连结于卡盘时，以第二模式动作。例如第一模式是反复对受测体施加载荷的疲劳测试模式，第二模式是对受测体施加破坏载荷的破坏测试模式。

采用该结构时，能够以一个扭转测试机进行将以高频变动的比较小的反复载荷施加于受测体的疲劳测试，和例如以一定的角速度扭转受测体直至受测体的破坏载荷的破坏测试。

此外，也可以构成为，在离合器和第二减速器，在旋转轴上形成所述转轴所贯通的中空部。

采用该结构时，因为能够将以第一模式使用的驱动轴(转轴)与以第二模式使用的驱动轴(离合器和第二减速器)配置于同轴上，所以通过小型且比较简单的机构能够实现两个模式的切换。

此外，也可以构成为，连结机构具有滑动机构，该滑动机构支承卡盘，使得卡盘能够自由旋转，且能够在卡盘与转轴的前端抵接的第一位置与卡盘从转轴的前端离开的第二位置之间在旋转轴方向自由滑动，在将卡盘配置于第一位置而将卡盘固定于转轴的前端时，以第一模式动作，在将卡盘配置于第二位置而将卡盘固定于第二减速器的输出轴时，以第二模式动作。

采用该结构时，通过简单的机构，在第二模式中能够防止没有连结于卡盘的转轴与卡盘发生干扰，并且能够切换两个模式。

此外，也可以构成为，滑动机构包括：一端固定于卡盘的轴部；和设于转轴的前端部，以轴部能够自由旋转且自由滑动的方式支承轴部的轴承。

采用该结构时，通过简单的机构能够自由滑动地支承卡盘。此外，成为使卡盘支承于转轴的结构，并且在第二模式中，防止卡盘的旋转由于转轴的旋转而受到干扰。

此外，也可以构成为，具有间隔物，该间隔物在将卡盘配置于第二位置时，保持卡盘与转轴的前端的距离，将卡盘配置于第二位置时，卡盘以在与第二减速器的输出轴之间夹着间隔物的状态固定于第二减速器的输出轴。

采用该结构时，能够通过简单的结构切换模式。

此外，也可以构成为，具有间隔物支承部，该间隔物支承部支承间隔物，使得间隔物能够在间隔物的至少一部分配置于第二减速器的输出轴与卡盘之间的有效位置，与间隔物从第二减速器的输出轴与卡盘之间退出的退避位置之间移动。

采用该结构时，仅通过间隔物移动的简单动作，就能够变更模式。

此外，也可以构成为，离合器具有支承于框架的固定部，离合器的固定部、输入轴、输出轴按照该顺序排列在旋转轴方向上，离合器的固定部和输出轴分别具有以转轴能够自由旋转的方式支承转轴的轴承，支承于框架的第二减速器的箱体具有以离合器的输出轴能够自由旋转的方式支承离合器的输出轴的一对轴承，离合器的输出轴的轴承配置于第二减速器的一对轴承之间。

采用该结构时，能够以高刚性自由旋转地支承离合器和转轴。

附图说明

图1是本发明的实施方式的扭转测试装置的侧面图。

图2是第一模式中本发明的实施方式的扭转测试装置的驱动部的侧剖面图。

图3是第二模式中本发明的实施方式的扭转测试装置的驱动部的侧剖面图。

图4是本发明的实施方式的扭转测试装置的驱动部的正面图。

图5是本发明的实施方式的扭转测试装置的反作用力部的背面图。

图6是图5的部分放大图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式参照附图进行说明。图1是本实施方式的扭转测试装置100的侧面图。如图1所示，本实施方式的扭转测试装置100的构造是，在基座110上设有驱动部120和反作用力部130。在驱动部120和反作用力部130分别设有卡盘121、131。在卡盘121、131安装受测体，通过驱动部120对卡盘121进行旋转驱动，能够对受测体施加扭转载荷。反作用力部130是作为受测体的固定端发挥功能的，通过设于反作用力部130的转矩传感器132，能够计测施加于受测体的转矩。

驱动部120具有伺服电机122、第一减速器123、离合器124和第二减速器125。本实施方式的驱动部120能够通过操作离合器124来切换卡盘121相对于伺服电机122的旋转轴的减速比。即，能够切换伺服电机122的旋转轴仅连结于第一减速器123而获得小减速比的第一模式；和伺服电机122的旋转轴串列连结于第一减速器123和第二减速器125而获得大减速比的第二模式。第一模式使用于对受测体施加高频的反复载荷的耐用测试，第二模式使用于对受测体施加大转矩使其破坏的破坏测试(螺纹切削测试)。

对用于切换第一模式和第二模式的机构进行以下说明。图2是第一模式中的驱动部120的侧剖面图。

伺服电机122的输出轴(无图示)固定于第一减速器123的输入轴(无图示)。此外，在第一减速器123的输出端123a固定有转轴126的输入端126a。伺服电机122的输出轴的旋转运动通过第一减速器123减速而传递至转轴126。在转轴126设有在中心轴上延伸的贯通孔126c，构成为增大外径，确保高扭转刚性，并将惯性抑制得较低，能够以高频反转驱动。此外，第一减速器123的箱体123c固定于与基座110一起构成刚性高的装置框架的驱动部侧框架127。

离合器124具有固定部124a、输入轴124b、输出轴124c和可动连结轴124d。固定部124a固定于驱动部侧框架127被支承。在固定部124a、输入轴124b、输出轴124c和可动连结轴124d，分别在中心轴上形成有用于使转轴126通过的贯通孔。在固定部124a和输出轴124c的贯通孔内分别设有轴承124e和124f，转轴126经由轴承124e和124f，分别以能够自由旋转的方式支承于固定部124a和输出轴124c。此外，输入轴124b的内周面固定于转轴126的外周面，输入轴124b与转轴126成为一体，能够相对固定部124a旋转。此外，在固定部124a埋入有螺线管(无图示)。在可动连结轴124d的与输出轴124c相对的面，形成有收纳输出轴124c的输入端(图2的左端)的凹部。此外，在输出轴124c的输入端的外周面与可动连结轴124d的凹部的内周面，形成有向旋转轴方向延伸的啮合齿，可动连结轴124d能够沿着输出轴124c的输入端的外周面的花键向旋转轴方向(图2的左右方向)滑动。此外，因为可动连结轴124d与输出轴124c的啮合齿总是卡合，所以可动连结轴124d旋转时，输出轴124c与可动连结轴124d一起旋转。此外，可动连结轴124d由磁性体形成，固定部124a的螺线管被励磁时，可动连结轴124d受到向固定部124a侧的磁性吸引力，与输入轴124b密合。在输入轴124b与可动连结轴124d的彼此相对的面，也分别形成有在半径方向延伸的啮合齿(离合面)，可动连结轴124d与输入轴124b密合时，啮合齿彼此卡合，可动连结轴124d以及输出轴124c与输入轴124b一体旋转(即离合器124被连结)。此外，可动连结轴124d被线圈弹簧(无图示)向固定部124a侧施力。因而，螺线管消磁时，可动连结轴124d从输入轴124b离开，解除与输入轴124b的啮合齿的卡合，输入轴124b的驱动力不会传递到可动连结轴124d和输出轴124c(即离合器124被分离)。此外，输出轴124c连结于第二减速器125的输入齿轮125a。当离合器124被连结时，输入轴124b的驱动力经由可动连结轴124d和输出轴124c传递于第二减速器125的输入齿轮125a。第一模式时，因为离合器124被分离，所以输入轴124b的驱动力不会传递到第二减速器125。

此外，图2所示的第一模式中，卡盘121经由螺栓B1固定于转轴126的前端部。因而，第一模式时，卡盘121与转轴126一体旋转。如此，第一模式时，伺服电机122的输出轴的旋转运动仅通过第一减速器123被减速而传递到卡盘121。另外，转轴126的前端从第二减速器125的输出端125c的前端面(图2的右端)稍微突出，将卡盘121固定于转轴126的前端部时，卡盘121不致与第二减速器125的输出端125c发生干扰。

其次，对第二模式进行说明。图3是第二模式中的驱动部120的侧剖面图。此外，图4是从卡盘121侧观看的驱动部120的正面图。

第二模式时，离合器124的输入轴124b与可动连结轴124d的离合面卡合，输入轴124b的驱动力经由可动连结轴124d传递至输出轴124c。此外，拆下螺栓B1(图2)，形成转轴126与卡盘121的连结被解除，且卡盘121利用螺栓B2固定于第二减速器125的输出端125c的状态。如前所述，由于离合器124的输出轴124c与第二减速器125的输入齿轮125a连结，因此第二模式时，伺服电机122的输出轴的驱动力经由第一减速器123和第二减速器125传递至卡盘121。即，在第二模式中，因为伺服电机122的输出轴的旋转通过第一减速器123和第二减速器125被双重减速，所以卡盘121以比第一模式更高的减速比(即以更大的转矩)旋转驱动。

另外，在第二模式中，转轴126也(以比卡盘121高的转速)旋转驱动。此外，因为转轴126的输出端从第二减速器125的输出端125c的前端面突出，所以为了使得卡盘121不会接触转轴126的输出端而产生摩擦，卡盘121在比第一模式时更向前方侧(图3的右侧)伸出的状态下固定于第二减速器125的输出端125c。此外，第二模式时，为了能够保持卡盘121向前方侧伸出的状态，在卡盘121与第二减速器125的输出端125c之间夹着间隔板129a。

如图4所示，间隔板129a在被固定于第二减速器125的输出端125c的一对导轨129b夹着的状态下，以能够在沿着导轨129b的方向(即与扭转测试装置100的扭转轴正交的一个方向)自由滑动的方式被保持。间隔板129a以夹着卡盘121的旋转中心的方式设有一对，在第一模式中，一对间隔板129a分别向从卡盘121离开的方向移动(图4中的双点划线部)，以避免与卡盘121发生干扰。

从第一模式(图2)切换成第二模式(图3)时，启用离合器124，连结转轴126和第二减速器125，拆下螺栓B1，将卡盘121拉出至前方，使间隔板129a滑动至彼此接近的方向，并经由间隔板129a，将卡盘121通过螺栓B2固定于第二减速器125的输出端125c。另一方面，从第二模式切换成第一模式时，打开离合器124，解除转轴126和第二减速器125的连结，拆下螺栓B2，使间隔板129a滑动，拉出至卡盘121的外侧，将卡盘121压入内侧(图2、图3的左侧)，之后通过螺栓B1固定于转轴126。

如以上所述，本实施方式中，在切换第一模式和第二模式时，使卡盘121在旋转轴方向移动。如图2和图3所示，在卡盘121与转轴126相对的面设有在旋转轴上延伸的轴部121a。轴部121a形成为其直径比转轴126的贯通孔126c稍小，并收容于贯通孔126c内。此外，在贯通孔126c的插入轴部121a的转轴126的前端附近，埋入有以自由旋转且在旋转轴方向上自由滑动的方式支承轴部121a的自润滑套筒126d。在第一模式和第二模式的任一个中，都成为卡盘121的轴部121a插入转轴126的贯通孔126c的状态。因而，切换动作模式时，即使使卡盘121在旋转轴方向移动，卡盘121也不会脱落。

本实施方式的扭转测试装置100，为了能够对各种尺寸的受测体进行扭转测试(耐用测试和螺纹切削测试)，使反作用力部130在轴方向(图1的左右方向)上移动，能够调整卡盘121与131的间隔。

图5是反作用力部130的背面图(从图1右侧观看的图)。如图5所示，在基座110的上表面形成有一对槽111。使用该槽111和螺栓B3将反作用力部130固定于基座110。

对于利用螺栓B3固定反作用力部130的固定机构在下面详述。图6是图5的螺栓B3附近的放大图。如图6所示，槽111是下部111b的宽度形成得比上部111a的宽度大，且剖面为倒T字状的带阶差的槽。此外，螺栓B3能够旋入配置于槽111的下部111b的螺母133，和配置于反作用力部130的底部板134之上的油压螺母135a。由于螺母133的宽度方向尺寸比槽111的下部111b的宽度稍小，且比上部111a的宽度大，因此在将螺栓B3旋入螺母133的状态下，通过油压螺母135a紧固螺栓B3时，能够在油压螺母135a与螺母133之间紧固底部板134和槽111的上部111a。结果反作用力部130被牢固地固定于基座110。另外，通过使用油压螺母135a旋松螺栓B3，能够松缓底部板134与基座110的紧固，反作用力部130能够沿着槽111在轴方向移动。

油压螺母135a是通过从外部供给的工作油的油压，进行螺栓B3的紧固/旋松的机构。因而，移动/固定反作用力部130时，仅须使工作油的油压变动即可，不需要手动旋松螺母。

对反作用力部130的移动机构在下面进行说明。在基座110上，链条138a以与槽111为平行方向的方式配置。链条138a的两端固定于基座110。在反作用力部130安装有与链条138a啮合的链轮138b，旋松油压螺母135a，使反作用力部130能够移动的状态下，通过以无图示的把手使链轮138b旋转，能够使反作用力部130沿着链条138a移动。

此外，如图1所示，反作用力部130的卡盘131和转矩传感器132,经由固定于转矩传感器134的固定轴137，固定于直立固定在底部板134的反作用力板136。如图5所示，在反作用力板136形成有圆孔136a和从圆孔136a向半径方向外侧延伸的狭缝136b。此外，在反作用力板136具有以与狭缝136b交叉的方式形成的螺栓孔136c。因为圆孔136a的直径为比固定轴137的直径稍大的程度，所以在螺栓孔136c中使螺栓B4通过，以油压螺母135b进行紧固，由此狭缝136b的宽度变窄，圆孔136a的直径缩小，在圆孔136a内夹持固定固定轴137。

如前所述，与反作用力部130的固定机构同样，固定轴137的夹持也使用油压螺母135b来进行。因而，例如根据受测体的使用和测试内容进行转矩传感器132或卡盘131的更换等的操作时，无须以手动操作进行螺栓旋紧/旋松，能够容易且迅速地进行操作。

此外，如图1所示，在驱动部120与反作用力部130的中间位置的上方配置有非接触式温度传感器141。温度传感器141经由与扭转测试的轴方向(图1的左右方向)大致平行地延伸的臂142保持于驱动部侧框架127。温度传感器141能够沿着臂142在轴方向移动，能够计测受测体的期望位置的温度。

附图标记说明

100  扭转测试装置

110  基座

120  驱动部

121  卡盘

122  伺服电机

123  第一减速器

124  离合器

125  第二减速器

126  转轴

129a 间隔板

129b 导轨

130  反作用力部

131  卡盘

132  转矩传感器

133  螺母

135a 油压螺母

135b 油压螺母

137  固定轴

138a 链条

138b 链轮

141  温度传感器

142  臂

B1～B4  螺栓

Claims (8)

1.一种扭转测试机，其包括：以受测体的一端能够旋转的方式保持受测体的一端的驱动部；和固定受测体的另一端的反作用力部，利用所述驱动部使受测体的一端旋转，由此对受测体施加扭转载荷，该扭转测试机的特征在于：

所述驱动部包括：

伺服电机；

以第一减速比使所述伺服电机的旋转减速的第一减速器；

传递所述第一减速器的输出的转轴；

在输入轴固定着所述转轴的离合器；

以第二减速比使所述离合器的输出轴的旋转减速的第二减速器；

能够旋转地被支承的卡盘；和

以能够切换的方式将所述转轴和所述第二减速器的输出轴中的一方连结于所述卡盘的连结机构，

在分离所述离合器的输入轴和输出轴，通过所述连结机构将所述转轴连结于所述卡盘时，以第一模式动作，

在连结所述离合器的输入轴和输出轴，通过所述连结机构将所述第二减速器的输出轴连结于所述卡盘时，以第二模式动作。

2.如权利要求1所述的扭转测试机，其特征在于：

在所述离合器和所述第二减速器，在旋转轴上形成所述转轴所贯通的中空部。

3.如权利要求1或2所述的扭转测试机，其特征在于：

所述连结机构具有滑动机构，该滑动机构支承所述卡盘，使得所述卡盘能够自由旋转，且能够在所述卡盘与所述转轴的前端抵接的第一位置与所述卡盘从所述转轴的前端离开的第二位置之间在旋转轴方向自由滑动，

在将所述卡盘配置于所述第一位置而将所述卡盘固定于所述转轴的前端时，以所述第一模式动作，

在将所述卡盘配置于所述第二位置而将所述卡盘固定于所述第二减速器的输出轴时，以所述第二模式动作。

4.如权利要求3项所述的扭转测试机，其特征在于：

所述滑动机构包括：

一端固定于所述卡盘的轴部；和

设于所述转轴的前端部，以所述轴部能够自由旋转且自由滑动的方式支承所述轴部的轴承。

5.如权利要求3或4所述的扭转测试机，其特征在于：

具有间隔物，该间隔物在将所述卡盘配置于第二位置时，保持所述卡盘与所述转轴的前端的距离，

将所述卡盘配置于第二位置时，所述卡盘以在与所述第二减速器的输出轴之间夹着所述间隔物的状态固定于所述第二减速器的输出轴。

6.如权利要求5项所述的扭转测试机，其特征在于：

具有间隔物支承部，该间隔物支承部支承所述间隔物，使得所述间隔物能够在所述间隔物的至少一部分配置于所述第二减速器的输出轴与所述卡盘之间的有效位置，与所述间隔物从所述第二减速器的输出轴与所述卡盘之间退出的退避位置之间移动。

7.如权利要求2～7中任一项所述的扭转测试机，其特征在于：

所述离合器具有支承于框架的固定部，

所述离合器的固定部、输入轴、输出轴按照该顺序排列在旋转轴方向上，

所述离合器的固定部和输出轴分别具有以所述转轴能够自由旋转的方式支承所述转轴的轴承，

支承于所述框架的所述第二减速器的箱体具有以所述离合器的输出轴能够自由旋转的方式支承所述离合器的输出轴的一对轴承，

所述离合器的输出轴的轴承配置于所述第二减速器的一对轴承之间。

8.如权利要求1～7中任一项所述的扭转测试机，其特征在于：

所述第一模式是对受测体反复施加载荷的疲劳测试模式，

所述第二模式是对受测体施加破坏载荷的破坏测试模式。