JP2005121566A - 多軸同時回転試験装置 - Google Patents

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Kazuaki Konishi
和昭 小西
Toshihisa Ohata
俊久 大畑
Fusasuke Goshima
房輔 五島
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Abstract

【課題】 複数の従動プーリの軸受に対して再現試験を同時におこなうことができ、また従動プーリの軸受にかかるラジアル荷重を的確に確認できる多軸同時回転試験装置を提供する。
【解決手段】 多軸同時回転試験装置10は、駆動プーリ12の個数1個に対し、前記従動プーリ用軸受ユニット14を少なくとも3個備え、この従動プーリ用軸受ユニット14と同一構成のベルト調整用軸受ユニット16を少なくとも2個備え、駆動プーリ12、従動プーリ用軸受ユニット14の従動プーリ15およびベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17に前記無端ベルト18を掛け渡し、前記従動プーリ15に無端ベルト18のベルト張力を付与することによって、各々の従動プーリ用軸受ユニット14に均一のラジアル荷重をかけるように構成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は多軸同時回転試験装置に係り、特に、複数個のプーリ軸受ユニットの耐久性などを効率よく確認する多軸同時回転試験装置に関する。
例えば、エンジンには補機類用の駆動プーリや従動プーリを備えている。この駆動プーリと従動プーリとに無端ベルトを掛け渡し、駆動プーリで従動プーリを回転し、従動プーリの回転で補機類を駆動する。
この従動プーリには無端ベルトの張力がかかり、この張力が、従動プーリを支える軸受にラジアル荷重としてかかる。
このラジアル荷重が軸受にかかることで、軸受の外輪軌道の表面や内輪軌道の表面に剥離が発生する虞がある。
このため、従動プーリの軸受には、ラジアル荷重に対して外輪軌道の表面や内輪軌道の表面に剥離が発生しないものを選択する必要がある。
特に近年、エンジンの高出力化に伴って、無端ベルトの張力を増大させる傾向があり、従動プーリの軸受にかかる荷重が大きくなっている。
このため、従動プーリの軸受を設計する際に、従動プーリの実際の稼動状態を再現しながら軸受の設計をおこなうことが好ましい。
このため従来から、従動プーリの再現試験をおこなうための軸受用寿命試験機が各種提案されている(例えば特許文献1,2参照)。
特許第3414075号 特開平9−89724号公報
上記文献の軸受用寿命試験機は、軸受を介して基台に回転自在に回転軸を設け、この回転軸に従動プーリを固定し、この従動プーリと、駆動モータに連結した駆動プーリとに無端ベルトを掛け渡し、駆動モータで駆動プーリを回転することにより、駆動プーリの回転を無端ベルトを介して従動プーリに伝え、従動プーリを回転することにより従動プーリの回転性能を確認するものである。
この軸受用寿命試験機によれば、試験軸受の寿命試験を、実際の運転状態に合致させておこなえる。
しかし、この軸受用寿命試験機は、駆動プーリが1個に対して従動プーリも1個である。このため、多数の従動プーリの軸受試験をおこなうためには、多くの時間がかかる。
また、軸受に負荷される荷重を歪ゲージで確認していた。すなわち、装置本体に歪ゲージを設置し、歪ゲージで装置本体の歪応力を検出し、検出した歪応力に基づいて、軸受にかかる荷重を確認していた。
このように、軸受にかかる荷重を歪ゲージを介して間接的に求めるため、荷重を的確に確認できない場合がある。
さらに、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡した無端ベルトの張り状態を調節したい場合があるが、その場合に時間がかかる。
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は複数の従動プーリの軸受に対して再現試験を同時におこなうことができ、また従動プーリの軸受にかかるラジアル荷重を的確に確認でき、さらに駆動プーリと従動プーリとに掛け渡した無端ベルトの張り状態を時間をかけないで簡単に調節できる多軸同時回転試験装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明は、軸受を介して基台に従動プーリを回転自在に設けることで従動プーリ用軸受ユニットを構成し、この従動プーリ用軸受ユニットの従動プーリと、駆動モータに連結した駆動プーリとに無端ベルトを掛け渡し、前記駆動プーリを駆動モータで回転することにより、駆動プーリの回転を無端ベルトを介して従動プーリに伝え、従動プーリを回転することにより従動プーリ用軸受ユニットの回転性能を確認する多軸同時回転試験装置であって、前記駆動プーリ1個に対し、前記従動プーリ用軸受ユニットを少なくとも3個備え、軸受を介して基台にベルト調整プーリを回転自在に設けることでベルト調整用軸受ユニットを構成し、当該ベルト調整用軸受ユニットを少なくとも2個備え、駆動プーリ、従動プーリおよびベルト調整プーリに前記無端ベルトを掛け渡し、前記従動プーリに無端ベルトのベルト張力を付与することによって、各々の従動プーリ用軸受ユニットに均一のラジアル荷重をかけるように構成したことを特徴としている。
このように構成された多軸同時回転試験装置においては、各々の従動プーリ用軸受ユニットの従動プーリに無端ベルトを掛け渡すことで、駆動プーリで各々の従動プーリを同時に回転することが可能である。
加えて、従動プーリに無端ベルトのベルト張力を付与することで、各々の従動プーリ用軸受ユニットに均一のラジアル荷重をかけるように構成した。
これにより、複数の従動プーリの軸受に対して再現試験を同時に行うことができる。
また、本発明は、前記複数の従動プーリ用軸受ユニットのうち、1個の従動プーリ用軸受ユニットを移動させることで、各々の従動プーリ用軸受ユニットにかかるラジアル荷重を調整するとともに、前記無端ベルトの張りを調整するように構成したことを特徴としている。
1個の従動プーリ用軸受ユニットを移動させることで、各々の従動プーリ用軸受ユニットにかかるラジアル荷重を調整するように構成した。
これにより、従動プーリの軸受にかかるラジアル荷重を的確に確認できる。
さらに、1個の従動プーリ用軸受ユニットを移動させることで、無端ベルトの張りを調整するように構成した。
これにより、駆動プーリと従動プーリとに掛け渡した無端ベルトの張り状態を時間をかけないで簡単に調節できる。
また、本発明は、前記ベルト調整プーリおよび従動プーリにより、無端ベルトの張力の2倍の力がラジアル荷重として従動プーリ用軸受ユニットにかかるように配置することを特徴としている。
無端ベルトの張力の2倍の力がラジアル荷重として従動プーリ、すなわち従動プーリ用軸受ユニットにかかるようにした。
これにより、従動プーリ用軸受ユニットにかかるラジアル荷重を間単に求めることができ、再現試験の簡素化が図れる。
また、本発明は、前記駆動プーリ、複数の従動プーリおよび複数のベルト調整プーリに無端ベルト掛け渡した構成を一頭の回転系とし、この一頭と同一の構成の回転系を備え、前記二頭の回転系を前記駆動モータで駆動するように構成したことを特徴としている。
これにより、複数の従動プーリの軸受に対して再現試験を同時におこなうことができる。
本発明によれば、複数の従動プーリの軸受に対して再現試験を同時におこなうことで、軸受の再現試験を効率よくおこなうことができるという効果が得られる。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る多軸同時回転試験装置を示す正面図、図2は本発明に係る多軸同時回転試験装置の縦断面を示す図、図3は本発明に係る多軸同時回転試験装置の横断面を示す図である。
図1に示すように、第1実施形態の多軸同時回転試験装置10は、第1駆動プーリ(駆動プーリ)12と、複数(5個)の従動プーリ用軸受ユニット14の従動プーリ15と、複数(2個)のベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17とに無端ベルト18を掛け渡した構成を一頭の回転系(左側に配置)11とし、この一頭11と同一の構成の回転系(右側に対称に配置)21を備え、二頭の回転系11,21を駆動モータ22で駆動するように構成したものである。
左側の回転系11を、恒温室26内に備えた装置案内板27の左側に設け、右側の回転系21を、恒温室26内に備えた装置案内板27の右側に設ける。
複数(5個)の従動プーリ用軸受ユニット14は、プーリプレート(基台)24を介して主面板25に取り付けられている。主面板25は、恒温室26内の装置案内板27に取り付けられている。
なお、複数(5個)の従動プーリ用軸受ユニット14をそれぞれ識別する場合には、便宜上、従動プーリ用軸受ユニット14A,14B,14C,14D,14Eとして説明する。
具体的には、左側に設けた一頭の回転系11の第1駆動プーリ(駆動プーリ)12を駆動軸31に固定するとともに、この駆動軸31に第2駆動プーリ32を設ける(図2も参照)。
同様に、右側に設けた一頭の回転系21の第1駆動プーリ(駆動プーリ)12を駆動軸31に固定するとともに、この駆動軸31に第2駆動プーリ32を設ける。
左側の回転系11の第2駆動プーリ32と、右側の回転系21の第2駆動プーリ32と、駆動モータ22のモータ用プーリ34とに無端ベルト35を掛け渡す。
駆動モータ22を回転することにより、モータ用プーリ34で左右の第2駆動プーリ32,32を回転する。
よって、左右の回転軸31,31を回転し、左右の回転軸31,31で左右側の回転系11,21の第1駆動プーリ12,12をそれぞれ回転する。
これにより、駆動モータ22で二頭の回転系11,21を同時に回転させることが可能になる。
なお、右側の回転系21は、左側の回転系11と同じ構成なので、以下左右側の回転系11,21の構成部材に同一符号を付し、右側の回転系21の説明を省略する。
左側の一頭の回転系11は、プーリプレート24に支持軸38(図3参照)を設け、この支持軸38に軸受37(図3参照)を介して従動プーリ15を回転自在に設けることで従動プーリ用軸受ユニット14を構成し、この従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)の従動プーリ15と、駆動モータ22に連結した第1駆動プーリ12と、この従動プーリ用軸受ユニット14と同一構成(すなわちプーリプレート24に支持軸38を設け、この支持軸38に軸受37を介してベルト調整プーリ17を回転自在に設ける)のベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17に無端ベルト18を掛け渡し、第1駆動プーリ12を駆動モータ22で回転することにより、第1駆動プーリ12の回転を無端ベルト18を介して従動プーリ15に伝え、従動プーリ15を回転することにより従動プーリ用軸受ユニット14の回転性能を確認するように構成されている。
ベルト調整用軸受ユニット16は、図1および図2に示すように、従動プーリ軸受ユニット14Aと14Eとの水平方向右側であって、第1駆動プーリ12の上下方向にそれぞれ上下のベルト調整用軸受ユニット16が設けられている。
さらに、左側の一頭の回転系11は、第1駆動プーリ12の個数1個に対し、従動プーリ用軸受ユニット14を5個備え、ベルト調整用軸受ユニット16を2個備え、第1駆動プーリ12、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)の従動プーリ15およびベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17に無端ベルト18を掛け渡し、従動プーリ15に無端ベルト18のベルト張力を付与することによって、各々の従動プーリ用軸受ユニット14に均一のラジアル荷重をかけるように構成したものである。
加えて、左側の一頭の回転系11は、複数(5個)の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)のうち、1個の従動プーリ用軸受ユニット14(左側中央のユニット14C)を左右方向に移動させることで、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)にかかるラジアル荷重を調整するとともに、無端ベルト18の張りを調整するように構成されている。
具体的には、複数(5個の)の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)のうち、中央位置の従動プーリ用軸受ユニット14Cをトラックプレート44に取り付ける。
このトラックプレート44の上下をそれぞれ8個からなるSUS製のVガイドホイール・ブッシュ群46(耐蝕性、耐熱性を有す)により案内して、中央位置の従動プーリ用軸受ユニット14Cを矢印方向(すなわち、左右方向)に移動可能に構成した。
さらに、トラックプレート44にロードプレート47を取り付ける。このロードプレート47にコネクティングロッド48を介して引張り型荷重変換機49を連結し、この引張り型荷重変換機49を連結部材51を介してエアシリンダー52のピストンロッド53に連結する。
このエアシリンダー52をハウジング54を介して恒温室26の側壁56に取り付ける。
よって、エアシリンダー52に供給する空気圧力を調整することで、5個の従動プーリ用軸受ユニット14を構成する従動プーリ15の回転時、非回転時を問わずに各々の従動プーリ用軸受ユニット14の従動プーリ15に与える負荷荷重を適宜調整することが可能になった。
さらに、エアシリンダー52に供給する空気圧力を調整することで、従動プーリ用軸受ユニット14Cの移動範囲で、無端ベルト18の長さを容易に調整できる。
引張り型荷重変換機49を設置することで、5個の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)に付与される負荷荷重、すなわち無端ベルト18の張力を常時確認できる。
このように、中央に配置した1個の従動プーリ用軸受ユニット14Cを左右方向に移動することで、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)にかかるラジアル荷重を調整するように構成した。
これにより、各々の従動プーリ15の軸受37にかかるラジアル荷重を的確に確認できる。
さらに、中央に配置した1個の従動プーリ用軸受ユニット14Cを左右方向に移動させることで、無端ベルト18の張りを調整するように構成した。
これにより、第1駆動プーリ12と各々の従動プーリ15とに掛け渡した無端ベルト18の張り状態を時間尾をかけないで簡単に調節できる。
なお、コネクティングロッド48は、牽引タイプを採用すると座屈荷重が生じないので、細いロッドを使用することが可能になる。
そこで、コネクティングロッド48を牽引タイプとすることにした。これにより、設備のコンパクト化が図れる。
さらに、左側の一頭の回転系11は、2個のベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17を用いることで、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)の従動プーリ15に、無端ベルト18の張力の2倍の力がラジアル荷重としてかかるように構成されている。
具体的には、従動プーリ15の外径寸法に無端ベルト18の厚さ寸法を加えた合計寸法Sを1ピッチとし、5個の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)を各々、縦方向に1ピッチ間隔で配置する。
また、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)を、横方向(左右方向に)に従動プーリ15の外径寸法と略同一の間隔をおいて配置する。
そして、上下一対の従動プーリ用軸受ユニット14A,14Eの軸線57から右方向へ、従動プーリ15の外径寸法の略2倍の間隔で、上下のベルト調整用軸受ユニット16を各々配置する。
さらに、上下一対の従動プーリ用軸受ユニット14A,14Eの軸線57から右方向へ、従動プーリ15の外径寸法の略3.5倍の寸法分の間隔で第1駆動プーリ12を配置する。
このように配置した5個の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)、2個のベルト調整用軸受ユニット16および1個の第1駆動プーリ12に、図1に示すように無端ベルト18を掛け渡す。
この状態において、無端ベルト18の直線部18Aが互いに平行になるように配置される。
よって、5個の従動プーリ用軸受ユニット14の従動プーリ15に、無端ベルト18の張力の2倍のラジアル荷重を均一にかけることが可能になる。
これにより、第1駆動プーリ12を回転することにより、5個の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)の従動プーリ15に均一のラジアル荷重をかけながら、各々の従動プーリ15を同時に回転することが可能になる。
したがって、5個の従動プーリ15の軸受37(図3参照)に対して再現試験を同時におこなうことができる。
さらに、無端ベルト18の張力の2倍の力がラジアル荷重として、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)にかかるようにした。
これにより、各々の従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)にかかるラジアル荷重を間単に求めることができ、再現試験の簡素化が図れる。
加えて、駆動プーリ12、5個の従動プーリ用軸受ユニット14の従動プーリ15および2個のベルト調整用軸受ユニット16のベルト調整プーリ17に無端ベルト18を掛け渡した構成を一頭の回転系11とし、この一頭と同一の構成の回転系21を備え、二頭の回転系11,21を駆動モータ22で駆動するように構成した。
これにより、10個の従動プーリ15の軸受37(図3参照)に対して再現試験を同時におこなうことができる。
次に、図3に基づいて従動プーリ用軸受ユニット14やベルト調整用軸受ユニット16を取り付ける部材について説明する。
主面板25に、基礎フットベース61を固定する。基礎フットベース61は、断面略矩形状に形成された取付基準案内用の部材であり、ロックベース62と相対する側面61Aの下部に僅かな段部63が形成されている。
ロックベース62と相対する側面61Aの下部に僅かな段部63を形成することで、ロックベース62を高精度に取り付けることが可能になり、かつ取付時に発生するゴミなどの逃がし場を確保することが可能になる。
また、主面板25に、フットベース65を固定する。フットベース65は、断面略台形状に形成され、プーリプレート24と接する面65Aを主面板25に接する面に対して60°の傾斜面とし、プーリプレート24と相対する側面65Aの下部に僅かな段部66が形成されている。
プーリプレート24と相対する側面65Aの下部に僅かな段部66を形成することで、プーリプレート24を高精度に取り付けることが可能になり、かつ取付時に発生するゴミなどの逃がし場を確保することが可能になる。
プーリプレート24は、従動プーリ用軸受ユニット14やベルト調整用軸受ユニット16が固定されるプレートである。
このプーリプレート24は、略台形状に形成された部材で、フットベース65の傾斜面65Aと接する一方の傾斜面24Aを傾斜角60°とし、かつロックベース62の傾斜面62Aと接する他方の傾斜面24Bを傾斜角60°としたものである。
これにより、フットベース65とロックベース62とでプーリプレート24を両側から支持して主面板25に当接した状態に固定することが可能になる。
なお、ロックベース62は、主面板25と相対する面に段部66が形成されている。
主面板25と相対する面に段部66を形成することで、プーリプレート24を主面板25に精度よく圧接することが可能になる。
このように構成することで、従動プーリ用軸受ユニット14が取り付けられたプーリプレート24およびベルト調整用軸受ユニット16が取り付けられたプーリプレート24のロケーションを調整する場合や、従動プーリ用軸受ユニット14を交換する場合に、フットベース65を主面板25に固定したまま、ロックベース62のみを取り外すことで容易に対応することが可能になる。
さらに、例えば、従動プーリ用軸受ユニット14を交換した場合に、プーリプレート24を正規の位置に精度よく固定できる。
また、14Cを除く従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14D,14E)を設けたプーリプレート24の裏面24Cで、かつ従動プーリ用軸受ユニット14の近傍に振動検知器71を取り付ける。
同様に、従動プーリ用軸受ユニット14Cを設けたトラックプレート44の裏面44Aで、かつ従動プーリ用軸受ユニット14の前記近傍位置と同一寸法位置に振動検知器71を取り付ける。
これにより、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)に備えた従動プーリ15の回転中に、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)の振動発生の状態の把握確認をおこない、その情報を性能判定の一項目にすることが可能になる。
ここで、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)をプーリプレート24にねじ込むことで取り付ける。したがって、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)をプーリプレート24にねじ込んだ部位には、振動検知器71をねじ込むことができない。
このため、従動プーリ用軸受ユニット14(14A,14B,14C,14D,14E)から僅かにズラした部位に振動検知器71をねじ込むことにした。
なお、前記実施形態では、従動プーリ用軸受ユニット14の個数を5個とした例について説明したが、これに限らないで、従動プーリ用軸受ユニット14の個数は少なくとも3個備えていればよい。
また、前記実施形態では、ベルト調整用軸受ユニット16の個数を2個とした例について説明したが、これに限らないで、ベルト調整用軸受ユニット16の個数は少なくとも2個備えていればよい。
さらに、本発明の従動プーリ用軸受ユニット14は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。
その他、前述した実施形態において例示した回転系11,21,第1駆動プーリ12,従動プーリ用軸受ユニット14,従動プーリ15,無端ベルト18,プーリプリート24,軸受37,ベルト調整用軸受ユニット16,ベルト調整プーリ17等の材質,形状,寸法,形態,数,配置個所等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
本発明に係る多軸同時回転試験装置を示す正面図である。 本発明に係る多軸同時回転試験装置の縦断面を示す図である。 本発明に係る多軸同時回転試験装置の横断面を示す図である。
符号の説明
10 多軸同時回転試験装置
11,21 回転系
12 第1駆動プーリ(駆動プーリ)
14 従動プーリ用軸受ユニット
15 従動プーリ
16 ベルト調整用軸受ユニット
17 ベルト調整プーリ
18 無端ベルト
22 駆動モータ
24 プーリプリート(基台)
37 軸受

Claims (4)

  1. 軸受を介して基台に従動プーリを回転自在に設けることで従動プーリ用軸受ユニットを構成し、この従動プーリ用軸受ユニットの従動プーリと、駆動モータに連結した駆動プーリとに無端ベルトを掛け渡し、前記駆動プーリを駆動モータで回転することにより、駆動プーリの回転を無端ベルトを介して従動プーリに伝え、従動プーリを回転することにより従動プーリ用軸受ユニットの回転性能を確認する多軸同時回転試験装置であって、
    前記駆動プーリ1個に対し、前記従動プーリ用軸受ユニットを少なくとも3個備え、
    軸受を介して基台にベルト調整プーリを回転自在に設けることでベルト調整用軸受ユニットを構成し、当該ベルト調整用軸受ユニットを少なくとも2個備え、
    駆動プーリ、従動プーリおよびベルト調整プーリに前記無端ベルトを掛け渡し、
    前記従動プーリに無端ベルトのベルト張力を付与することによって、各々の従動プーリ用軸受ユニットに均一のラジアル荷重をかけるように構成したことを特徴とする多軸同時回転試験装置。
  2. 前記複数の従動プーリ用軸受ユニットのうち、1個の従動プーリ用軸受ユニットを移動させることで、各々の従動プーリ用軸受ユニットにかかるラジアル荷重を調整するとともに、前記無端ベルトの張りを調整するように構成したことを特徴とする請求項1記載の多軸同時回転試験装置。
  3. 前記ベルト調整プーリおよび従動プーリにより、無端ベルトの張力の2倍の力がラジアル荷重として従動プーリ用軸受ユニットにかかるように配置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多軸同時回転試験装置。
  4. 前記駆動プーリ、複数の従動プーリおよび複数のベルト調整プーリに無端ベルト掛け渡した構成を一頭の回転系とし、この一頭と同一の構成の回転系を備え、前記二頭の回転系を前記駆動モータで駆動するように構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多軸同時回転試験装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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