JP2002243606A

JP2002243606A - 疲労試験機

Info

Publication number: JP2002243606A
Application number: JP2001041305A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 孝中村; Takahiro Urai; 隆宏浦井; Katsuhisa Jinbo; 勝久神保
Original assignee: NIPPON MUUGU KK; Hokkaido Technology Licensing Office Co Ltd
Current assignee: NIPPON MUUGU KK; Hokkaido Technology Licensing Office Co Ltd
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】高応答性を備えるとともに、小型かつ簡易な
構造を有する疲労試験機を提供すること。【解決手段】試験片１の一端１Ａを支持する支持部３
０と、不動部８０および可動部７１を有するアクチュエ
ータ７０とを備え、試験片１の他端１Ｂが、アクチュエ
ータ７０の可動部７１に接続されて試験片１の長手方向
に変位する構成とされている疲労試験機１０において、
支持部３０とアクチュエータ７０の不動部８０とを一体
化した。また、試験片１の両端１Ａ，１Ｂの各側に、球
面軸受５８，５９を設けておくことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試験片の一端を支
持する支持部と、不動部および可動部を有するアクチュ
エータとを備え、試験片の他端がアクチュエータの可動
部に接続されて試験片の長手方向に変位する構成とされ
ている疲労試験機に係り、例えば、超高サイクル域デー
タ取得用の油圧サーボ疲労試験機等に利用できる。

【０００２】

【背景技術】機械構造物の破損の７〜８割以上は疲労が
原因とされており、疲労に対する対策は機械技術者にと
って最も切実な課題の一つである。一般に、鉄鋼材料の
Ｓ−Ｎ曲線には１０⁶〜１０⁷程度の繰り返し数で水平
部、すなわち疲労限度が現れる。そして、航空機や原子
力機器等の一定期間での修理や部品交換が前提となる場
合を除き、一般の機械では疲労限度を基準とした設計が
行われている。

【０００３】しかし、近年、高強度鋼や表面硬化鋼等に
おいて、１０⁷〜１０⁸以上の長寿命域でもＳ−Ｎ曲線に
水平部が現れず、疲労限度が認められない現象が報告さ
れるようになってきた。この現象は超高サイクル疲労、
あるいは超長寿命疲労と呼ばれ、現在、その機構解明を
目指して活発な研究がなされている。従って、このよう
な疲労限度を解明するために、超高サイクル域（１０⁷
回以上）のデータを多数取得することが望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
疲労試験機を使って超高サイクル域のデータを取得しよ
うとすると、繰り返し数の増加に伴い、データの取得に
は膨大な時間を費やさなければならないという問題が生
じる。これは、従来から用いられている通常の油圧サー
ボ疲労試験機では、系の固有振動数が低く、応答周波数
は５０Ｈｚ程度に止まるからである。例えば、５０Ｈｚ
とした場合には、１０⁹の試験に約８ヶ月を要すること
になる。

【０００５】このように系の固有振動数が低くなるの
は、従来の疲労試験機の構造に起因している。すなわ
ち、従来から用いられている通常の油圧サーボ疲労試験
機は、試験片の一端を門型の支持部により支持して固定
するとともに、試験片の他端をアクチュエータの可動部
であるピストンに接続し、この状態でピストンを前進後
退運動させて試験片の他端を変位させることにより、試
験片全体に負荷をかける構造となっている。そして、こ
の門型の支持部の高さはかなり大きく、また、その支柱
部は細長いものである。さらに、門型の支持部は複数部
材を組み立てて構成され、かつ、それらの各構成部材同
士の締結や結合は固定的なものではなく、摺動や着脱等
の基本的に動くことを前提とした部材が含まれている。
従って、支持部がこのような門型の構造を有しているこ
とから、系の固有振動数が低くなり、高応答を達成する
ことができないという問題が生じる。

【０００６】一方、最近、１ｋＨｚの応答性を有する疲
労試験機も開発されている（Ｊ．Ｍ．モルガン、Ｗ．
Ｗ．ミリガン共著、１９９７年会報「構造材料の高サイ
クル疲労」（J.M.Morgan and W.W.Milligan，Proceedin
gs of the conference“High Cycle Fatigue of Struct
ural Materials”，edited by W.O.Soboyejo and T.S.S
rifatsan，TMS，Warrendale PA，305-312，（1997））
参照）。この疲労試験機は、航空機エンジン用の高サイ
クル疲労試験法の確立を目的として米空軍の要請により
開発された経緯があり、ボイスコイル型高応答大流量サ
ーボバルブを使用し、１ｋＨｚにて±６００ｋｇｆ（±
５８８４Ｎ）の負荷を加えることが可能である。しか
し、この疲労試験機は、高応答性を備えているものの、
装置が大型で、かつ、複雑な構造を有していることか
ら、例えば多額の研究費を投入できるような大がかりな
試験には適するが、少額の研究費で手軽に試験を行う場
合等に用いるタイプの疲労試験機ではない。

【０００７】このため、超高サイクル域のデータを多数
取得するのに適した高応答性を備え、しかも小型かつ簡
易な構造を有し、取扱いが容易でかつ安価に入手できる
疲労試験機の開発が望まれていた。

【０００８】本発明の目的は、高応答性を備えるととも
に、小型かつ簡易な構造を有する疲労試験機を提供する
ところにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、試験片の一端
を支持する支持部と、不動部および可動部を有するアク
チュエータとを備え、試験片の他端が、アクチュエータ
の可動部に接続されて試験片の長手方向に変位する構成
とされている疲労試験機において、支持部とアクチュエ
ータの不動部とが、一体化されていることを特徴とする
ものである。

【００１０】ここで、「一体化」とは、必ずしも支持部
とアクチュエータの不動部とが、連続する一つの部材に
より形成されているという意味ではなく、複数の部材に
より形成されていてもよい趣旨である。従って、複数の
部材（各部材の材質が同一か否かは問わない。）により
形成されていても、それらの複数の部材同士の締結や結
合がボルト締めや溶接等によって達成される固定的なも
のであればよく、摺動や着脱等の基本的に動くことを前
提とした部材を含まなければよい。例えば、上述した１
ｋＨｚの応答性を有する疲労試験機の如く、試験片の取
付作業や試験片の長さの変更等に対応するために、門型
の左右の支柱部に掛け渡された梁部が、支柱部に案内さ
れて上下にスライド自在とされた構成等を排除する趣旨
である。但し、部材自体の変形、例えば、試験片の負荷
を検出するロードセルの撓み等を排除するものではな
い。

【００１１】もっとも、上述したように、「一体化」と
は、複数の部材により形成されていてもよい趣旨である
が、その場合であっても、連続する一つの部材により形
成される部分、すなわち一塊の材料（好ましくは、金属
材料）により形成される部分が多ければ多い程、高剛性
化を図ることができるという点で好ましい。

【００１２】このような本発明によれば、支持部とアク
チュエータの不動部とを一体化したので、高剛性化が図
られることから、系の固有振動数が高くなり、高応答性
を確保することが可能となる。このため、超高サイクル
域のデータを多数取得することができるようになる。

【００１３】また、支持部とアクチュエータの不動部と
を一体化したので、装置の小型化および構造の簡易化が
図られる。このため、取扱いが容易になるうえ、安価に
製造できるようになり、広く普及させることが可能とな
り、これらにより前記目的が達成される。

【００１４】さらに、前述した疲労試験機において、支
持部は、試験片の一端に接続されたロードセルと、この
ロードセルを保持するロードセルホルダとを含み構成さ
れ、ロードセルホルダは、ロードセルが固定される第一
フランジ部と、アクチュエータの不動部に固定される第
二フランジ部と、これらの第一フランジ部と第二フラン
ジ部とを連結する支柱部とを含み構成され、第一フラン
ジ部と第二フランジ部と支柱部とは、一塊の金属材料に
より形成されていることが望ましい。

【００１５】ここで、「一塊の金属材料により形成され
ている」とは、連続した部材となっていればよい趣旨で
あり、例えば、一塊の金属製の基材からの削り出しによ
り形成してもよく、あるいは鋳物により形成してもよ
い。しかし、大量に製造する場合を除いては、安価に製
造できるという点で削り出しによる形成が好ましい。

【００１６】また、支柱部は、一本でも複数本でもよい
が、剛性を確保し易いという点で、複数本としておくこ
とが好ましく、さらには、試験片の装着等の作業の容易
性あるいは試験中において試験片の状態を確認する際の
視認性を良好に保つという点で、二本とすることが最適
である。

【００１７】さらに、支柱部の断面形状は、試験中にお
ける試験片の視認性を良好に保ちつつ、高剛性を確保す
ることができるという点で、疲労試験機の中心軸（すな
わち、試験片の配置位置）を中心として拡がる略扇形
（但し、扇の中心から一定半径内は、試験片を配置する
ためのスペースとされるため、この部分を含まない形
状）であることが好ましい。

【００１８】このようにロードセルホルダを一塊の金属
材料により形成した場合には、複数の部材を組み合わせ
て形成した場合に比べ、高剛性となることから、系の固
有振動数がより一層高くなり、応答性をより一層向上さ
せることが可能となる。

【００１９】また、前述した疲労試験機において、試験
片の一端と支持部との間には、少なくとも一つの球面軸
受が設けられ、試験片の他端とアクチュエータの可動部
との間には、少なくとも一つの球面軸受が設けられてい
ることが望ましい。

【００２０】ここで、「少なくとも一つ」であるから、
球面軸受（ロッドエンドベアリングと称されることもあ
る。）は、試験片の両端いずれの側においても、一つ設
けるようにしてもよく、複数設けるようにしてもよい。
しかし、複数設けると、系の固有振動数の低下や部品点
数の増加を招来するので、各側に一つずつ設けておくこ
とが最も好ましい。

【００２１】このように試験片の両端の側に少なくとも
一つずつの球面軸受を設けた場合には、試験片を試験機
に装着したときに、芯ずれがあったとしても、試験中に
おいて試験片には曲げモーメントが作用せず、軸力のみ
が作用することになる。このため、試験片を試験機に装
着する際の芯出し作業が容易になるとともに、試験中に
おいて試験片に不要な負荷がかからなくなるので、試験
精度の向上が図られる。

【００２２】さらに、前述した疲労試験機において、試
験片の両端を掴む各掴み部に、試験片の両端に形成され
た各凸状球面部と略同一曲率の凹状球面部がそれぞれ形
成され、各掴み部が、凹状球面部に対して凸状球面部を
摺動自在にした状態で試験片の両端を掴む構成としても
よい。

【００２３】このように凹状球面部に対して試験片の凸
状球面部が摺動する構成の掴み部とした場合には、試験
片を試験機に装着したときに、芯ずれがあったとして
も、試験片の凸状球面部が掴み部の凹状球面部に対して
摺動することにより、試験片には曲げモーメントが作用
せず、軸力のみが作用するようになる。このため、上記
の球面軸受を設けた場合と同様に、試験片を試験機に装
着する際の芯出し作業が容易になるとともに、試験中に
おいて試験片に不要な負荷がかからなくなるので、試験
精度の向上が図られる。しかし、試験片の凸状球面部に
摩耗が生じるおそれがあるという点では、上記のように
球面軸受を設けておくことが、より好ましい。

【００２４】そして、前述した疲労試験機において、ア
クチュエータの可動部は、サーボバルブの切換制御によ
り駆動されて前進後退運動を行うピストンを含み、アク
チュエータの不動部は、ピストンの摺動を案内するシリ
ンダを含み、シリンダの内周面に対して摺動するピスト
ンのヘッド部の外周面には、ラビリンスが形成され、ヘ
ッド部の前進側に形成された第一圧力室は、ヘッド部の
前進側に設けられた第一ピストンロッドとシリンダとの
間に配置された金属製の第一ベアリングにより塞がれ、
この第一ベアリングの内周面には、ラビリンスが形成さ
れるとともに、この第一ベアリングと第一ピストンロッ
ドとの間に形成された隙間には、第一圧力室から外部に
向かって潤滑用の流体が流れ、ヘッド部の後退側に形成
された第二圧力室は、ヘッド部の後退側に設けられた第
二ピストンロッドとシリンダとの間に配置された金属製
の第二ベアリングにより塞がれ、この第二ベアリングの
内周面には、ラビリンスが形成されるとともに、この第
二ベアリングと第二ピストンロッドとの間に形成された
隙間には、第二圧力室から外部に向かって潤滑用の流体
が流れている構成とすることが望ましい。

【００２５】ここで、潤滑用の流体としては、油や空気
等を用いることができるが、高応答性確保の観点から、
特に油が好適である。

【００２６】このような構造のアクチュエータとした場
合には、ピストンのヘッド部とシリンダとの間のシール
部、並びに第一ベアリングと第一ピストンロッドとの間
および第二ベアリングと第二ピストンロッドとの間の各
シール部は、それぞれラビリンス構造となっているの
で、摩擦が低減され、円滑なピストン運動が実現され
る。

【００２７】また、第一および第二ベアリングは、流体
潤滑軸受となっているので、第一および第二ピストンロ
ッドとの間の隙間に流体の膜が張られて第一および第二
ピストンロッドが浮いたような状態となることから、こ
れによっても摩擦の低減が図られる。さらに、第一およ
び第二ベアリングを設けるので、従来用いられていた、
例えばテフロン（登録商標）等により形成された特殊な
シールの設置が不要となるうえ、金属製であることから
耐久性が高いので、従来のようなシール交換も不要にな
り、シールに関するメンテナンスを不要に、若しくは容
易にすることが可能となる。

【００２８】また、前述した疲労試験機において、サー
ボバルブの操作は、試験片に加えられた荷重の検出信号
をフィードバックするフィードバック制御で行われ、こ
のフィードバック制御はＤＳＰコントローラによりフル
デジタル化されていることが望ましい。

【００２９】このようにＤＳＰ（Digital Signal Proce
ssor）コントローラによりフルデジタル制御を行うよう
にした場合には、広範な試験条件に対応することができ
るようになるうえ、制御則の変更が容易になる。このた
め、制御ソフトウェアを公開することにより、本発明の
疲労試験機を使用する各試験機関において制御法を独自
に改良することが可能となり、試験機の使い勝手が向上
する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００３１】［第一実施形態］図１には、本発明の第一
実施形態の疲労試験機１０の全体構成が示され、図２に
は、疲労試験機１０の本体１１の断面図が示されてい
る。また、図３は、本体１１の要部の拡大断面図であ
り、図４は、その透視図（パース図）である。さらに、
図５は、本体１１の別の要部の拡大断面図である。この
疲労試験機１０は、超高サイクル域データを多数取得す
るために開発された高応答単軸引張疲労試験機である。

【００３２】図１において、疲労試験機１０は、試験片
１を装着する本体１１と、この本体１１を制御する制御
手段２０とを備えて構成されている。制御手段２０は、
本体１１に設けられたロードセル３１のひずみを検出す
るひずみ計２１と、このひずみ計２１の出力信号をフィ
ードバックして本体１１に設けられたサーボバルブ１０
０の切換制御を行うＤＳＰコントローラ１１０と、この
ＤＳＰコントローラ１１０によるフィードバック制御に
必要な情報の設定を行うコンピュータ２２とを備えて構
成されている。

【００３３】図２において、本体１１は、試験片１の一
端（上端）１Ａを支持する支持部３０と、試験片１の他
端（下端）１Ｂに変位を与えるアクチュエータ７０と、
このアクチュエータ７０に供給する油圧の切換操作を行
うサーボバルブ１００とを備えて構成されている。

【００３４】図３には、支持部３０の拡大断面図が示さ
れ、図４には、支持部３０の透視図（パース図）が示さ
れている。図２〜図４において、支持部３０は、試験片
１の一端１Ａに接続されて試験片１にかかる負荷を検出
するロードセル３１と、このロードセル３１を保持する
ロードセルホルダ３２とを含み構成されている。

【００３５】ロードセルホルダ３２は、ロードセル３１
が固定される第一フランジ部３３と、アクチュエータ７
０の不動部８０に固定される第二フランジ部３４と、第
一フランジ部３３と第二フランジ部３４とを連結する複
数本（ここでは、二本とする。）の支柱部３５とを含み
構成されている。そして、これらの第一フランジ部３３
と第二フランジ部３４と各支柱部３５とは、一塊の金属
材料により形成されている。すなわち、ロードセルホル
ダ３２は、例えば円柱形状を有する一塊の金属製の基材
からの削り出しにより一体的に形成されている。

【００３６】ロードセル３１は、第一フランジ部３３の
上側に配置され、複数本のボルト３６により第一フラン
ジ部３３に固定されている。ロードセル３１は、試験片
１から引張力を受けて微小変形し、そのときの歪みが図
１に示したひずみ計２１により検出され、これにより試
験片１にかかる負荷が検出されるようになっている。

【００３７】第一フランジ部３３および第二フランジ部
３４は、例えば、中央に円形の貫通孔を備えた円盤形
状、すなわちドーナツ形状を有している。そして、第二
フランジ部３４は、複数本のボルト３７によりアクチュ
エータ７０の不動部８０に固定されている。第一フラン
ジ部３３の肉厚Ｔ１は、例えば５０ｍｍ程度であり、第
二フランジ部３４の肉厚Ｔ２は、例えば４２ｍｍ程度で
ある。また、第一フランジ部３３および第二フランジ部
３４の外径（直径）は、例えば１３０ｍｍ程度であり、
中央に設けられた各貫通孔の内径（直径）は、例えば６
０ｍｍ程度である。

【００３８】各支柱部３５は、例えば、略扇形の断面形
状を有している（図４のハッチングで示した破断面参
照）。扇の中心角αは、例えば６０度等であり、扇の外
径（直径）は、例えば１３０ｍｍ程度であり、扇の内径
（直径）は、例えば６０ｍｍ程度である。また、各支柱
部３５の高さ寸法Ｈは、例えば１８１ｍｍ程度である。

【００３９】図３において、試験片１の両端１Ａ，１Ｂ
を掴む各掴み部４０，４１は、試験片１の両端１Ａ，１
Ｂを挿入する例えば円形状の挿入穴４２Ａ，４３Ａが形
成された試験片ホルダ４２，４３と、各挿入穴４２Ａ，
４３Ａに挿入された試験片１の両端１Ａ，１Ｂを締め付
けて固定する試験片固定蓋４４，４５と、これらの試験
片固定蓋４４，４５を試験片ホルダ４２，４３に固定す
る複数本のボルト４６とを備えて構成されている。各試
験片固定蓋４４，４５は、中央に試験片１を挿通する貫
通孔４４Ａ，４５Ａを備えた円盤形状、すなわちドーナ
ツ形状を有し、図４に示すように、それぞれ二分割さ
れ、互いに線対称に配置される略半円形の蓋片４４Ｂ，
４５Ｂおよび蓋片４４Ｃ，４５Ｃにより構成されてい
る。

【００４０】各試験片ホルダ４２，４３の二股部４２
Ｂ，４３Ｂには、ロッドエンドピン５０，５１がそれぞ
れ掛け渡されている。これらのロッドエンドピン５０，
５１には、球面を有する球面部材５２，５３が串刺し状
に設けられ、二股部４２Ｂ，４３Ｂに挟まれる位置に配
置されている。

【００４１】また、球面部材５２，５３の周囲には、球
面部材５２，５３を受けるＶ溝を有するロッドエンド５
４，５５が配置され、これらのロッドエンド５４，５５
は、ロッドエンドホルダ５６，５７に取り付けられてい
る。従って、試験片ホルダ４２，４３は、ロッドエンド
ホルダ５６，５７に対し、球面部材５２，５３を中心と
して紙面に沿って回動自在とされ、かつ、紙面と交差す
る面に沿っても回動自在とされ、結局、試験片ホルダ４
２，４３は、球面部材５２，５３を中心として一定範囲
内であらゆる方向に首振り運動を行うことができるよう
になっている。このため、ロッドエンドピン５０，５１
に設けられた球面部材５２，５３と、ロッドエンドホル
ダ５６，５７に取り付けられたロッドエンド５４，５５
とにより構成された球面軸受（ロッドエンドベアリン
グ）５８，５９は、ユニバーサルジョイントの機能を果
たしている。

【００４２】球面軸受５８，５９としては、例えば、Ｔ
ＨＫ株式会社製の球面軸受（形番ＰＢ１４）等を好適に
用いることができる。なお、疲労試験機１０では、例え
ばＰＢ１４等を使用したが、さらに高い荷重や低い荷重
の試験を行う場合には、許容荷重に応じて、例えば同シ
リーズのＰＢ５〜ＰＢ３０等から、使用する球面軸受を
適宜選択すればよい。

【００４３】図２において、試験片１の上方に配置され
たロッドエンドホルダ５６は、ロードセル用ねじ６０に
よりロードセル３１の下面に固定されている。一方、試
験片１の下方に配置されたロッドエンドホルダ５７は、
第一ピストンロッド７３の先端に設けられたピストン用
ねじ６１に螺合されて第一ピストンロッド７３に固定さ
れている。

【００４４】図５には、アクチュエータ７０の拡大断面
図が示されている。図２および図５において、アクチュ
エータ７０は、可動部であるピストン７１およびこの周
囲に配置された不動部８０を有している。そして、ピス
トン７１は、前後の油圧差により前進後退運動を行うヘ
ッド部７２と、このヘッド部７２の前進側に設けられた
第一ピストンロッド７３と、ヘッド部７２の後退側に設
けられた第二ピストンロッド７４とを含み構成されてい
る。

【００４５】一方、アクチュエータ７０の不動部８０
は、ピストン７１のヘッド部７２の摺動を案内するシリ
ンダ８１と、第一ピストンロッド７３とシリンダ８１と
の間に配置された金属製の第一ベアリング８２と、第二
ピストンロッド７４とシリンダ８１との間に配置された
金属製の第二ベアリング８３と、第一ベアリング８２を
固定するための第一ベアリング固定用フランジ８４と、
第二ベアリング８３を固定するための第二ベアリング固
定用フランジ８５と、第二ベアリング固定用フランジ８
５の下側に設けられたシリンダ用蓋８６とを含み構成さ
れている。

【００４６】図２に示すように、第一ベアリング固定用
フランジ８４は、複数本のボルト８７によりシリンダ８
１に固定され、第二ベアリング固定用フランジ８５は、
複数本のボルト８８によりシリンダ８１に固定され、シ
リンダ用蓋８６は、複数本のボルト８９により第二ベア
リング固定用フランジ８５に固定されている。従って、
図２の下方から見ると、シリンダ用蓋８６、第二ベアリ
ング固定用フランジ８５、シリンダ８１、第一ベアリン
グ固定用フランジ８４、ロードセルホルダ３２、ロード
セル３１の各部材は、この順に配置された状態で固定さ
れて一体化され、相対移動できないようになっている。
つまり、支持部３０とアクチュエータ７０の不動部８０
とは、一体化されている。

【００４７】シリンダ８１の内部の円柱状の空間には、
ピストン７１のヘッド部７２の前進側に第一圧力室９０
が形成され、ヘッド部７２の後退側に第二圧力室９１が
形成されている。これらの第一圧力室９０および第二圧
力室９１には、シリンダ８１に形成された第一流路９２
および第二流路９３を通してヘッド部７２に油圧をかけ
るための油が供給されるようになっている。

【００４８】ピストン７１のヘッド部７２の外周面に
は、ラビリンスが形成されている。図５において、ラビ
リンスの溝の幅寸法Ｌ、溝の間隔寸法Ｍ、溝の深さ寸法
Ｎは、ヘッド部７２がシリンダ８１に対して円滑に摺動
するように適宜定めればよい。また、ピストン７１のヘ
ッド部７２の外径（直径）、すなわちシリンダ８１の内
径（直径）は、例えば７０ｍｍ程度であり、ヘッド部７
２の外周面とシリンダ８１の内周面との間には、僅かな
隙間が形成されている。

【００４９】第一ベアリング８２および第二ベアリング
８３の内周面には、ラビリンスが形成されている。図５
において、ラビリンスの溝の幅寸法Ｐ、溝の間隔寸法
Ｑ、溝の深さ寸法Ｓは、第一ピストンロッド７３および
第二ピストンロッド７４が第一ベアリング８２および第
二ベアリング８３に対して円滑に摺動するように適宜定
めればよい。また、第一ピストンロッド７３および第二
ピストンロッド７４の外径（直径）、すなわち第一ベア
リング８２および第二ベアリング８３の内径（直径）
は、例えば４０ｍｍ程度であり、第一ピストンロッド７
３および第二ピストンロッド７４の外周面と第一ベアリ
ング８２および第二ベアリング８３の内周面との間に
は、僅かな隙間が形成されている。なお、第一ピストン
ロッド７３および第二ピストンロッド７４の外周面に
は、例えば、硬質クロムメッキ処理等を行うことが好ま
しい。

【００５０】また、図５に示すように、第一ベアリング
８２および第二ベアリング８３には、内周側と外周側と
を連通する連通流路８２Ａ，８３Ａが設けられ、さら
に、シリンダ８１には、これらの連通流路８２Ａ，８３
Ａと繋がるように配置されたドレン用流路９４，９５が
設けられている。そして、第一ピストンロッド７３およ
び第二ピストンロッド７４の外周面と第一ベアリング８
２および第二ベアリング８３の内周面との間の隙間の出
口近傍には、これらの隙間を塞ぐロッドパッキン９６，
９７が設けられている。

【００５１】従って、第一圧力室９０および第二圧力室
９１内の油は、圧力を降下させながら、第一ピストンロ
ッド７３および第二ピストンロッド７４の外周面と第一
ベアリング８２および第二ベアリング８３の内周面との
間の隙間を流れ、連通流路８２Ａ，８３Ａを通ってドレ
ン用流路９４，９５からそれぞれ排出され、図示されな
いオイルタンクに導かれるようになっている。なお、第
一圧力室９０および第二圧力室９１の油圧は、例えば２
１０ｋｇｆ／ｃｍ²（２．０６×１０⁷Ｐａ）程度であ
り、この圧力が上記のように流れている間に大気圧まで
降下することになる。

【００５２】図２において、シリンダ８１の左側の側面
には、サーボバルブ１００が固定されている。サーボバ
ルブ１００は、図示されない四つのポート、すなわちＰ
ポート、Ｒポート、Ｃ１ポート、Ｃ２ポートを備えてい
る。このうち、Ｐポートは、図示されない油圧ユニット
の供給圧配管に接続され、Ｒポートは、図示されないオ
イルタンクに繋がる戻り配管に接続されている。また、
Ｃ１ポート、Ｃ２ポートは、アクチュエータ７０のシリ
ンダ８１に形成された第一流路９２、第二流路９３にそ
れぞれ接続されている。

【００５３】サーボバルブ１００は、図１に示したＤＳ
Ｐコントローラ１１０から送られてくる電流信号または
電圧信号により、Ｐポートから入ってきた油をＣ１また
はＣ２ポートに切り換えて流すようになっている。例え
ば、Ｃ１ポートに切り換えたときには、Ｃ１ポートから
出た油は、第一流路９２を通って第一圧力室９０に入
り、ピストン７１のヘッド部７２を押してピストン７１
を後退移動させる。このピストン７１の後退移動によ
り、第二圧力室９１内の油は、ヘッド部７２に押されて
第二流路９３を通ってＣ２ポートに入る。そして、Ｃ２
ポートからサーボバルブ１００内に入った油は、サーボ
バルブ１００の中でＲポートに導かれ、最終的に油圧ユ
ニットの戻り配管に流される。このような経路を経て、
油は循環するようになっている。また、Ｃ２ポートに切
り換えたときも、同様であり、このときには、ピストン
７１は前進移動する。

【００５４】従って、サーボバルブ１００の切換制御に
より、ピストン７１は前進後退運動を行うようになって
いる。この際、アクチュエータ７０の可動部であるピス
トン７１の第一ピストンロッド７３は、ロッドエンドホ
ルダ５７、球面軸受５９、試験片ホルダ４３を含む掴み
部４１等を介して試験片１の他端１Ｂに接続されてい
る。このため、ピストン７１の前進後退運動に伴って、
試験片１の他端１Ｂには試験片１の長手方向についての
変位が与えられ、その結果、試験片１に荷重がかけられ
るようになっている。なお、球面軸受５８，５９を設け
ていることから、荷重は、引張荷重のみの片振荷重であ
り、試験片１の他端１Ｂの変位は、例えば１０μｍ程度
である。

【００５５】サーボバルブ１００としては、例えば、い
わゆるノズルフラッパ型サーボバルブを好適に用いるこ
とができ、さらに応答性を向上させるという観点から、
いわゆるダイレクトドライブ型サーボバルブを用いても
よい。ここで、前者のノズルフラッパ型サーボバルブと
は、ファーストステージと称される部分の中のノズルと
フラッパとの間の圧力差でスプールを動かすものであ
り、後者のダイレクトドライブ型サーボバルブとは、ス
プールを直接に、ボイスコイルあるいは超磁歪素子や電
歪素子等の駆動素子で駆動するものである。

【００５６】図１において、ＤＳＰコントローラ１１０
は、関数発生器１１１、サーボ増幅器１１２、Ｄ−Ａコ
ンバータ１１３、Ａ−Ｄコンバータ１１４、カウンター
１１５、リミッター１１６を備えている。また、ＤＳＰ
コントローラ１１０は、ピークボトムホールド１２０、
零点補正／増幅率補正の計算手段１２１、零点補正手段
１２２、増幅率補正手段１２３を備えている。

【００５７】そして、ＤＳＰコントローラ１１０では、
次のようなフルデジタル化されたフィードバック制御が
行われる。すなわち、先ず、関数発生器１１１において
目標荷重に相当する信号が作られる。この信号は、サー
ボ増幅器１１２により所定の増幅率で増幅され、Ｄ−Ａ
コンバータ１１３を通じてアナログ電流信号または電圧
信号に変換される。このアナログ電流信号または電圧信
号は、サーボバルブ１００において、この信号の大きさ
に比例した流量の油に置き換えられ、アクチュエータ７
０の第一圧力室９０または第二圧力室９１に導かれる。
この結果、ピストン７１が移動し、試験片１に荷重が加
えられる。

【００５８】次に、試験片１に加えられた荷重は、ロー
ドセル３１およびひずみ計２１により荷重に比例したア
ナログ電圧信号または電流信号に変換され、さらに、Ａ
−Ｄコンバータ１１４を通じてデジタル信号に変換され
る。そして、関数発生器１１１からの目標信号とこの荷
重信号との偏差値が計算され、この値が再びサーボ増幅
器１１２に送られる。このようなフィードバックループ
によって最終的に偏差が収束し、試験片１に目標信号に
相当する荷重が加えられる。

【００５９】一方、疲労試験機１０は、システム全体と
して様々な外乱の影響を受けるため、増幅率を一定値と
すると荷重信号が目標信号に追従しない場合がある。こ
のような場合には、ピークボトムホールド１２０、零点
補正／増幅率補正の計算手段１２１、零点補正手段１２
２、増幅率補正手段１２３により、外乱に対する修正動
作が行われる。すなわち、ピークボトムホールド１２０
により荷重信号の最大値および最小値がリアルタイムで
モニターされ、零点補正／増幅率補正の計算手段１２１
により、このモニター結果と目標信号とのずれ量から最
適な零点補正量および増幅率補正量が計算される。そし
て、この計算結果に基づき、零点補正手段１２２によ
り、関数発生器１１１の信号が補正されるとともに、増
幅率補正手段１２３により、サーボ増幅器１１２の増幅
率が修正される。

【００６０】また、試験片１の破断時、あるいは、非常
事態の発生時等、荷重信号が予め設定された範囲を逸脱
した場合には、リミッター１１６により疲労試験機１０
が停止される。なお、カウンター１１５により、疲労試
験に必要な繰り返し数が計数される。

【００６１】コンピュータ２２は、制御プログラムを作
成し、それを実行プログラムにコンパイルし、ＤＳＰコ
ントローラ１１０にダウンロードする機能と、ＤＳＰコ
ントローラ１１０のパラメータ（実測値および制御パラ
メータ）の表示や制御パラメータの変更を行う機能を備
えている。ＤＳＰコントローラ１１０のパラメータのう
ちの実測値とは、試験片１に負荷されている荷重や、そ
の最大値、最小値、関数発生器１１１の信号の値、繰り
返し数等のことであり、制御パラメータとは、制御に必
要なパラメータであって、伝達関数、オートチューニン
グ、非常停止のシーケンスや閾値等を左右するものであ
る。

【００６２】ここで、前者の実測値は、コンピュータ２
２の画面２２Ａに常に表示されている。また、後者の制
御パラメータは、コンピュータ２２の画面２２Ａに表示
されるほか、コンピュータ２２上で変更することができ
るようになっている。制御パラメータを変更したい場合
には、コンピュータ２２のキーボード２２Ｂ等の入力手
段を用いて変更値を入力すれば、その値がリアルタイム
にＤＳＰコントローラ１１０に送られ、制御の内容が変
更される。

【００６３】このような第一実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。すなわち、支持部３０とアクチュエー
タ７０の不動部８０とを一体化したので、疲労試験機１
０の本体１１の高剛性化を図ることができ、系の固有振
動数を高くすることができる。つまり、共振点を高周波
側へずらすことができる。このため、高応答性を確保す
ることができるので、超高サイクル域のデータを多数取
得することができる。

【００６４】例えば、サーボバルブ１００として、実際
に、ノズルフラッパ型サーボバルブである日本ムーグ株
式会社製の超高応答型フローコントロールサーボバルブ
（型式Ｊ０７６−９０２）を使用して疲労試験機１０に
より試験を行ったところ、−３ｄＢで２００Ｈｚの応答
性を得ることができた。従って、従来から用いられてい
る通常の油圧サーボ疲労試験機の応答性が５０Ｈｚ程度
であるから、本発明の疲労試験機１０は、４倍程度の応
答周波数を持ち得ることがわかる。また、実際に使用し
たサーボバルブ（型式Ｊ０７６−９０２）の応答性が−
３ｄＢで３００Ｈｚ程度であるから、本発明の疲労試験
機１０は、サーボバルブの性能を限界近くまで引き出し
得ることがわかる。なお、以上の具体的数値は、一例に
すぎず、例えば、各種プログラム開発による制御上の補
償方法の変更、供給圧力の変更、サーボバルブの変更等
により、さらなる性能向上が可能であり、また、例えば
荷重の振幅を小さくする等の試験条件の変更によって
も、より高性能なデータを得ることが可能である。例え
ば、小振幅の場合、５００Ｈｚ程度が確認されている。

【００６５】また、支持部３０とアクチュエータ７０の
不動部８０とを一体化したので、疲労試験機１０の本体
１１の小型化および構造の簡易化を図ることができる。
このため、取扱いの容易化を図ることができるうえ、安
価に製造することができ、疲労試験機１０を広く普及さ
せることができる。

【００６６】さらに、ロードセルホルダ３２を構成する
第一フランジ部３３、第二フランジ部３４、支柱部３５
は、一塊の金属材料により形成されているので（図４参
照）、これらの第一フランジ部３３、第二フランジ部３
４、支柱部３５に相当する各部分を別部材により形成し
てそれらをボルト締めや溶接等で固定して一体化する場
合に比べ、より一層の高剛性化を図ることができる。こ
のため、系の固有振動数をより一層高くすることがで
き、応答性をより一層向上させることができる。

【００６７】そして、各支柱部３５は、略扇形の断面形
状を有しているので（図４参照）、試験中における試験
片１の視認性を良好に保ちつつ、高剛性を確保すること
ができる。つまり、試験片１は、疲労試験機１０の本体
１１の中心軸付近に配置されるので、この中心軸を中心
として放射状に拡がる断面形状とすることで、試験片１
の視認性を損なうことなく、断面積を最大限に確保して
剛性を高めることができる。

【００６８】また、試験片１の上下両側に、球面軸受５
８，５９を設けたので（図３参照）、試験片１を疲労試
験機１０に装着したときに、芯ずれがあったとしても、
試験中において試験片１には曲げモーメントが作用せ
ず、軸力のみが作用することになる。このため、試験片
１を疲労試験機１０に装着する際の芯出し作業を容易に
行うことができるとともに、試験中において試験片１に
不要な負荷がかからなくなるので、試験精度の向上を図
ることができる。

【００６９】つまり、通常、油圧サーボ疲労試験機を用
いて軸荷重試験を行う場合には、試験片の芯合わせに細
心の注意が必要である。なぜなら、高強度材料の疲労破
壊は、表面傷や表面に存在する介在物の応力集中に敏感
なため、偏荷重が作用すると本来なら内部破壊するもの
でも表面破壊を生じることがあり、このような場合、寿
命データは大きくばらつくおそれがある。従って、高強
度材料の超高サイクル疲労では、試験片の加工精度やア
ライメントの精度を、低〜中強度材料に比べて格段に高
くしなければならないからである。しかし、本発明の疲
労試験機１０を用いれば、そのような芯合わせの際の注
意を緩和することができる。

【００７０】さらに、ピストン７１のヘッド部７２とシ
リンダ８１との間のシール部、並びに第一ベアリング８
２と第一ピストンロッド７３との間および第二ベアリン
グ８３と第二ピストンロッド７４との間の各シール部
は、それぞれラビリンス構造となっているので（図５参
照）、摩擦を低減することができ、円滑なピストン運動
を実現することができる。

【００７１】そして、第一ベアリング８２、第二ベアリ
ング８３は、それぞれ流体潤滑軸受となっているので
（図５参照）、第一ピストンロッド７３、第二ピストン
ロッド７４との間の各隙間に油膜が張られて各ピストン
ロッド７３，７４が浮いたような状態となることから、
これによっても摩擦の低減を図ることができる。

【００７２】また、第一ベアリング８２および第二ベア
リング８３を設けたので、従来用いられていた、例えば
テフロン等により形成された特殊なシールの設置を不要
にすることができるうえ、これらのベアリング８２，８
３は金属製であることから耐久性が高いので、従来のよ
うなシール交換も不要になり、シールに関するメンテナ
ンスを不要に、若しくは容易にすることができる。

【００７３】さらに、第一、第二ベアリング８２，８３
と第一、第二ピストンロッド７３，７４との間の各隙間
を流れた油は、各ドレン用流路９４，９５から排出され
るようになっているので（図５参照）、油圧は大気圧付
近まで降下し、ロッドパッキン９６，９７には大きな圧
力がかからない。このため、ロッドパッキン９６，９７
には、普通の大気圧用シールを用いればよく、摩耗も殆
どない状態にすることができるので、交換も不要にでき
るか、あるいは長期間使用することができる。

【００７４】また、疲労試験機１０は、ＤＳＰコントロ
ーラ１１０によるフルデジタル制御を行うので（図１参
照）、広範な試験条件に対応することができるうえ、制
御則の変更を容易に行うことができる。このため、制御
ソフトウェアを公開することにより、本発明の疲労試験
機１０を使用する各試験機関において制御法を独自に改
良することができるので、疲労試験機１０の使い勝手を
向上させることができる。

【００７５】そして、ＤＳＰコントローラ１１０には、
コンピュータ２２が接続されているので（図１参照）、
ＤＳＰコントローラ１１０により実際に制御を行ってい
る最中には、その制御内容をコンピュータ２２の画面２
２Ａに表示させることができるとともに、必要があれ
ば、コンピュータ２２でパラメータを変更してそれをＤ
ＳＰコントローラ１１０に伝えることができる。このた
め、コンピュータ２２に、いわば人間とＤＳＰコントロ
ーラ１１０とのインターフェースの役割を担わせること
ができる。なお、パラメータの表示や変更の必要がない
場合には、制御中にコンピュータ２２をＤＳＰコントロ
ーラ１１０から切り離してもよい。

【００７６】従って、疲労試験機１０を使用する者が、
制御プログラムやパラメータの変更を行う場合には、コ
ンピュータ２２上で変更作業を行うだけでよい。例え
ば、コンピュータ２２上でサーボ増幅器１１２の比例定
数に相当するイニシャル・ゲイン（Initial gain）を上
げて応答性を改善したり（比例制御による比例定数の変
更）、比例制御をＰＩＤコントロールに変更したり、位
相補償を加えたり、この他にも、コンピュータ２２上で
制御プログラムやパラメータを変更して種々の補償を行
うことにより、応答性を改善することができる。そし
て、このようにコンピュータ２２上での簡易な作業によ
り制御則を変更することができるのが、ＤＳＰコントロ
ーラ１１０によるフルデジタル制御の利点である。換言
すれば、従来は、各制御則に固有の電子回路を個々に作
る必要があり、また、その中のパラメータを変更するに
は、可変抵抗を変えたり、素子自体を変えたりする必要
があったが、フルデジタル制御としたので、そのような
手間を解消することができる。

【００７７】［第二実施形態］図６には、本発明の第二
実施形態の疲労試験機２００を構成する支持部２３０の
透視図（パース図）が示されている。図６は、前記第一
実施形態の図４に相当する図である。この疲労試験機２
００は、前記第一実施形態の疲労試験機１０と同様に、
超高サイクル域データを多数取得するために開発された
高応答単軸疲労試験機である。

【００７８】前記第一実施形態の疲労試験機１０では、
試験片１の上下両側に球面軸受５８，５９が設けられて
いたが、本第二実施形態の疲労試験機２００では、試験
片２０１の上下のいずれにも球面軸受が設けられていな
い点が異なり、それ以外の構成は前記第一実施形態の疲
労試験機１０と略同様である。従って、同一部分につい
ては詳しい説明は省略し、以下には異なる部分のみを説
明する。

【００７９】図６において、本第二実施形態の支持部２
３０は、前記第一実施形態の支持部３０と同様に、試験
片２０１の一端（上端）に接続されて試験片２０１にか
かる負荷を検出するロードセル２３１と、このロードセ
ル２３１を保持するロードセルホルダ２３２とを含み構
成されている。

【００８０】ロードセルホルダ２３２は、ロードセル２
３１が固定される第一フランジ部２３３と、アクチュエ
ータ２７０の不動部２８０に固定される第二フランジ部
２３４と、第一フランジ部２３３と第二フランジ部２３
４とを連結する複数本（ここでは、二本とする。）の支
柱部２３５とを含み構成されている。そして、これらの
第一フランジ部２３３と第二フランジ部２３４と各支柱
部２３５とは、一塊の金属材料により形成されている。
すなわち、ロードセルホルダ２３２は、例えば円柱形状
を有する一塊の金属製の基材からの削り出しにより一体
的に形成されている。

【００８１】第一フランジ部２３３および第二フランジ
部２３４の形状、並びに各支柱部２３５の断面形状は、
前記第一実施形態の場合と略同様であるが、本第二実施
形態では、球面軸受が設けられていないことから、その
分だけ各支柱部２３５の高さ寸法は、前記第一実施形態
の各支柱部３５の高さ寸法Ｈ（図２参照）よりも小さく
なっている。このため、前記第一実施形態の場合に比
べ、高剛性化を図り易いので、高応答性を確保し易い構
成となっている。

【００８２】試験片２０１の一端（上端）を掴む掴み部
２４０は、ロードセル２３１に接続され、その間に球面
軸受は設けられていない。また、試験片２０１の他端
（下端）を掴む掴み部２４１は、アクチュエータ２７０
の可動部である図示されないピストンに接続され、その
間に球面軸受は設けられていない。

【００８３】このような第二実施形態によれば、球面軸
受が設けられていないので、芯出しに細心の注意を払わ
なければならず、前記第一実施形態のような芯出し作業
の容易化という効果は得ることができない一方、球面軸
受が設けられていないことから、引張荷重だけではなく
圧縮荷重をかけることもできるという効果がある。

【００８４】その他の効果、すなわち支持部２３０とア
クチュエータ２７０の不動部２８０との一体化による高
剛性化、系の固有振動数の上昇、高応答性の確保という
効果、支持部２３０とアクチュエータ２７０の不動部２
８０との一体化による試験機の小型化、構造の簡易化、
取扱いの容易化、製造コスト低減、普及性確保という効
果、ロードセルホルダ２３２を一塊の金属材料により形
成したことによる高剛性化および応答性のより一層の向
上という効果、各支柱部２３５を略扇形の断面形状とし
たことによる視認性の確保と高剛性の確保との両立とい
う効果、ピストン廻りの各シール部をラビリンス構造と
しかつ流体潤滑軸受としたことによる摩擦低減、メンテ
ナンス容易化という効果、ＤＳＰコントローラを用いた
フルデジタル制御による制御則の変更の容易化、試験機
の使い勝手の向上という効果は、前記第一実施形態の場
合と同様に得ることができる。

【００８５】［変形の形態］なお、本発明は前記各実施
形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成で
きる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。

【００８６】すなわち、前記各実施形態では、ロードセ
ルホルダ３２，２３２を構成する第一フランジ部３３，
２３３、第二フランジ部３４，２３４、支柱部３５，２
３５は、一塊の金属材料により形成されていたが、これ
らの各部分を別部材により形成してボルト締めや溶接等
で結合して一体化するようにしてもよい。

【００８７】また、支柱部３５，２３５と第一フランジ
部３３，２３３とに相当する部分だけを一塊の金属材料
により形成し、残りの第二フランジ部３４，２３４に相
当する部分を別部材により形成してボルト締めや溶接等
で結合して一体化するようにしてもよく、あるいは、支
柱部３５，２３５と第二フランジ部３４，２３４とに相
当する部分だけを一塊の金属材料により形成し、残りの
第一フランジ部３３，２３３に相当する部分を別部材に
より形成してボルト締めや溶接等で結合して一体化する
ようにしてもよい。このように支柱部とその一方の端部
側のフランジ部のみとを一塊の金属材料により形成した
場合であっても、全ての部分を別部材により形成してか
らボルト締めや溶接等で一体化する場合に比べ、高剛性
化を図ることができる。しかし、前記各実施形態のよう
に、ロードセルホルダ３２，２３２を構成する全ての部
分、すなわち支柱部とその両方の端部側のフランジ部と
を一塊の金属材料により形成することが、高剛性化をよ
り一層図るという観点から、最も好ましい。

【００８８】さらに、前記各実施形態では、制御ソフト
ウェアを公開することにより、本発明の疲労試験機１
０，２００を使用する各試験機関において制御法を独自
に改良することができるようになっていたが、この際の
公開方法は、次のように種々の形態を採ることができ
る。例えば、ソースプログラムの状態で、ファイルを各
試験機関に引き渡すこと、あるいはプログラムリストを
プリントアウトして公開することができる。また、予め
幾つかのプログラムを用意しておき、それらを入れ替え
たり、選択できるようにしておくこと、あるいは、プロ
グラムの中の一部の数値を入力設定式にしておくことに
より、様々な要求に対応できるようにしておくことがで
きる。さらに、一部のサブルーチンだけを公開し、そこ
だけ変更できるようにしておくこともできる。要する
に、ＤＳＰコントローラによるフルデジタル化が図られ
ているので、様々な公開の形態を採って各試験機関の利
用に供することができる。

【００８９】そして、前記第一実施形態では、試験片１
の上下両側に球面軸受５８，５９を設けることにより、
芯出し作業の容易化が図られていたが、図７に示す疲労
試験機３００のような試験片３０１の形状および掴み部
３４０，３４１の構成を採用することにより、同様の効
果を得るようにしてもよい。

【００９０】すなわち、図７において、試験片３０１の
一端（上端）３０１Ａを掴む掴み部３４０は、支持部３
３０を構成するロードセル３３１に固定され、試験片３
０１の他端（下端）３０１Ｂを掴む掴み部３４１は、ア
クチュエータ３７０の可動部であるピストン３７１に固
定されている。これらの掴み部３４０，３４１は、チャ
ックで試験片３０１の両端３０１Ａ，３０１Ｂを引っ掛
けるようになっている。

【００９１】試験片３０１の両端３０１Ａ，３０１Ｂに
は、凸状球面部３０１Ｃ，３０１Ｄがそれぞれ形成され
ている。また、掴み部３４０，３４１には、凹状球面部
３４０Ａ，３４１Ａがそれぞれ形成されている。これら
の凸状球面部３０１Ｃ，３０１Ｄと、凹状球面部３４０
Ａ，３４１Ａとは、いずれも曲率半径Ｒで略同一曲率と
なっている。

【００９２】なお、その他の部分、例えば、図示されな
いロードセルホルダ、アクチュエータ３７０、図示され
ないＤＳＰコントローラ等の構成は、前記第一実施形態
の場合と全く同様である。

【００９３】このように掴み部３４０，３４１の凹状球
面部３４０Ａ，３４１Ａに対して、試験片３０１の両端
３０１Ａ，３０１Ｂの凸状球面部３０１Ｃ，３０１Ｄを
摺動自在な構成とした場合には、試験片３０１を疲労試
験機３００に装着したときに、芯ずれがあったとして
も、試験片３０１の凸状球面部３０１Ｃ，３０１Ｄが掴
み部３４０，３４１の凹状球面部３４０Ａ，３４１Ａに
対して摺動することにより、試験片３０１には曲げモー
メントが作用せず、軸力のみが作用するようになる。

【００９４】このため、前記第一実施形態のように試験
片１の上下両側に球面軸受５８，５９を設けた場合と同
様に、試験片３０１を疲労試験機３００に装着する際の
芯出し作業を容易に行うことができるとともに、試験中
において試験片３０１に不要な負荷がかからなくなるの
で、試験精度の向上を図ることができる。しかし、試験
片３０１の凸状球面部３０１Ｃ，３０１Ｄに摩耗が生じ
るおそれがあるという点では、前記第一実施形態のよう
に試験片１の上下両側に球面軸受５８，５９を設けてお
くことが、より好ましい。

【００９５】また、前記各実施形態では、アクチュエー
タ７０，２７０は、サーボバルブの切換制御により駆動
されるピストン・シリンダ機構であったが、本発明にお
けるアクチュエータは、これに限定されるものではな
く、例えば、電気式のサーボモータ等であってもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、試
験片の一端を支持する支持部とアクチュエータの不動部
とを一体化したので、高剛性化を図ることができること
から、系の固有振動数を上昇させ、高応答性を確保する
ことができるうえ、装置の小型化および構造の簡易化を
図ることができ、取扱いの容易化、製造コスト低減を図
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態の疲労試験機の全体構成
図。

【図２】第一実施形態の疲労試験機の本体の断面図。

【図３】第一実施形態の支持部の拡大断面図。

【図４】第一実施形態の支持部の透視図（パース図）。

【図５】第一実施形態のアクチュエータの拡大断面図。

【図６】本発明の第二実施形態の疲労試験機の支持部の
透視図（パース図）。

【図７】本発明の変形の形態を示す断面図。

【符号の説明】

１，２０１，３０１試験片１Ａ，３０１Ａ試験片の一端１Ｂ，３０１Ｂ試験片の他端１０，２００，３００疲労試験機３０，２３０，３３０支持部３１，２３１，３３１ロードセル３２，２３２ロードセルホルダ３３，２３３第一フランジ部３４，２３４第二フランジ部３５，２３５支柱部４０，４１，２４０，２４１，３４０，３４１掴み部５８，５９球面軸受７０，２７０，３７０アクチュエータ７１，３７１アクチュエータの可動部であるピストン７２ピストンのヘッド部７３第一ピストンロッド７４第二ピストンロッド８０，２８０アクチュエータの不動部８１シリンダ８２第一ベアリング８３第二ベアリング９０第一圧力室９１第二圧力室１００サーボバルブ１１０ＤＳＰコントローラ３０１Ｃ，３０１Ｄ凸状球面部３４０Ａ，３４１Ａ凹状球面部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦井隆宏神奈川県平塚市真土1532番地日本ムーグ株式会社内 (72)発明者神保勝久神奈川県藤沢市長後692番11号Ｆターム(参考） 2G061 AA02 AB06 CC11 DA03 EA04 EB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験片の一端を支持する支持部と、不動
部および可動部を有するアクチュエータとを備え、前記
試験片の他端は、前記アクチュエータの前記可動部に接
続されて前記試験片の長手方向に変位する構成とされて
いる疲労試験機において、前記支持部と前記アクチュエータの前記不動部とは、一
体化されていることを特徴とする疲労試験機。
【請求項２】請求項１に記載の疲労試験機において、
前記支持部は、前記試験片の一端に接続されたロードセ
ルと、このロードセルを保持するロードセルホルダとを
含み構成され、前記ロードセルホルダは、前記ロードセルが固定される
第一フランジ部と、前記アクチュエータの前記不動部に
固定される第二フランジ部と、これらの第一フランジ部
と第二フランジ部とを連結する支柱部とを含み構成さ
れ、前記第一フランジ部と前記第二フランジ部と前記支柱部
とは、一塊の金属材料により形成されていることを特徴
とする疲労試験機。
【請求項３】請求項１または２に記載の疲労試験機に
おいて、前記試験片の一端と前記支持部との間には、少
なくとも一つの球面軸受が設けられ、前記試験片の他端
と前記アクチュエータの前記可動部との間には、少なく
とも一つの球面軸受が設けられていることを特徴とする
疲労試験機。
【請求項４】請求項１または２に記載の疲労試験機に
おいて、前記試験片の両端を掴む各掴み部には、前記試
験片の両端に形成された各凸状球面部と略同一曲率の凹
状球面部がそれぞれ形成され、前記各掴み部は、前記凹
状球面部に対して前記凸状球面部を摺動自在にした状態
で前記試験片の両端を掴む構成とされていることを特徴
とする疲労試験機。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の疲労試
験機において、前記アクチュエータの前記可動部は、サ
ーボバルブの切換制御により駆動されて前進後退運動を
行うピストンを含み、前記アクチュエータの前記不動部
は、前記ピストンの摺動を案内するシリンダを含み、前記シリンダの内周面に対して摺動する前記ピストンの
ヘッド部の外周面には、ラビリンスが形成され、前記ヘッド部の前進側に形成された第一圧力室は、前記
ヘッド部の前進側に設けられた第一ピストンロッドと前
記シリンダとの間に配置された金属製の第一ベアリング
により塞がれ、この第一ベアリングの内周面には、ラビ
リンスが形成されるとともに、この第一ベアリングと前
記第一ピストンロッドとの間に形成された隙間には、前
記第一圧力室から外部に向かって潤滑用の流体が流れ、前記ヘッド部の後退側に形成された第二圧力室は、前記
ヘッド部の後退側に設けられた第二ピストンロッドと前
記シリンダとの間に配置された金属製の第二ベアリング
により塞がれ、この第二ベアリングの内周面には、ラビ
リンスが形成されるとともに、この第二ベアリングと前
記第二ピストンロッドとの間に形成された隙間には、前
記第二圧力室から外部に向かって潤滑用の流体が流れて
いることを特徴とする疲労試験機。
【請求項６】請求項５に記載の疲労試験機において、
前記サーボバルブの操作は、前記試験片に加えられた荷
重の検出信号をフィードバックするフィードバック制御
で行われ、このフィードバック制御はＤＳＰコントロー
ラによりフルデジタル化されていることを特徴とする疲
労試験機。