JP2005207874A - 釣合い試験機 - Google Patents

Abstract

【課題】 重力式であってもピボット等を利用することなく試験体の不釣合い状態を測定するようにし、製造コストを低減するとともに、十分な強度、耐久性を確保する。
【解決手段】 試験体における鉛直方向の測定軸まわりの不釣り合い量を測定する重力式の釣合い試験機１であって、測定時に試験体が載置される試験台４と、試験台４を測定軸から均等距離且つ均等荷重で支持し、測定軸まわりに等間隔に配された少なくとも３つのロードセル５と、試験台４に試験体を載置した状態で各ロードセル５にて検出された荷重から試験体の測定軸まわりの不釣り合いの角度及び質量を演算する制御部とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、重力式の釣合い試験機に関する。

プロペラシャフト、マイクロモータ、高速スピンドル等のように、所定軸まわりの釣合い状態が要求される部品について、釣合い状態の測定を行う釣合い試験機が周知である。この種の釣合い試験機は、部品を回転させて動的な不釣合いを検出する遠心力式と、部品を回転させることなく静的な不釣合いを検出する重力式とに大別される。

重力式の釣合い試験機としては、試験体が固定される試験台の中心を等方向性の二軸のピボットで受けるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これによれば、試験体を試験台に載置して、試験台の傾倒状態をセンサで検出し、試験体の不釣合いを演算する。すなわち、試験台を直交する二軸に関して傾倒自在に設け、試験台が水平となる方向へ十字ばねにより付勢するようになっている。
特開平１０−２８１９１３号公報

しかしながら、前記釣合い試験機では、ピボット、十字ばね等が二軸に関して同様の動作をするため、構造が複雑となり製造コストが嵩むという問題点があった。また、ピボット、十字ばね等は構造が脆弱であるので、試験台に比較的大きな衝撃が加わったり、試験機を長期にわたって使用すると、ピボット、十字ばね等が変形するおそれがある。すなわち、試験台まわりの強度、耐久性を十分に確保できないという問題点もある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ピボット等を利用することなく試験体の不釣合い状態を測定するようにし、製造コストを低減するとともに、十分な強度、耐久性を確保することのできる重力式の釣合い試験機を提供することにある。

前記目的を達成するため、例えば図１から図４に示すように、請求項１に記載の発明では、試験体（２）における鉛直方向の測定軸（３）まわりの不釣り合い量（１１０）を測定する重力式の釣合い試験機（１）であって、測定時に前記試験体が載置される試験台（４）と、前記試験台を前記測定軸から均等距離且つ均等荷重で支持し、該測定軸まわりに等間隔に配された少なくとも３つの荷重検出部（例えば、ロードセル５等）と、前記試験台に前記試験体を載置した状態で、各荷重検出部にて検出された荷重から、前記試験体の測定軸まわりの不釣り合いの角度及び質量を演算する演算手段（例えば、制御部６等）と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の釣合い試験機において、前記各荷重検出部は前記試験台側に設けられたロードセル（５）を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の釣合い試験機において、前記各ロードセルを支持し上下方向へ移動自在の上下テーブル（７）と、前記上下テーブルを上下に移動させる駆動手段（例えば、シリンダ８等）と、前記上下テーブルの下降時に前記試験台を支持する休止台（９）と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項２または３のいずれか一項に記載の釣合い試験機において、前記試験体の複数の種類ごとに設定された試験体重量情報（１１２）及び回路校正情報（１１３）が記憶される記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭ１０２等）と、前記各荷重検出部にて検出された荷重の総和と、各試験体重量情報と、を比較して前記試験体の種類を判別する種類判別手段（例えば、制御部６等）と、前記種類判別手段により判別された前記試験体の種類に対応する回路校正情報に基き、前記各荷重検出部にて検出されたデータを処理するデータ処理手段（例えば、制御部６等）と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、釣合い状態を測定するに際し、試験体を試験台に載置し、各荷重検出部により試験台ごと試験体の荷重を検出する。次いで、各荷重検出部ごとの荷重から、試験体の測定軸まわりの不釣合いの角度及び質量を演算する。
このとき、各荷重検出部は、それぞれ測定軸から均等距離で互いに測定軸まわりに等間隔に配されているので、試験体に不釣合いがある場合は、いずれかの荷重検出部にて他の荷重検出部に比して大きな荷重が検出される。これにより、不釣合いの角度及び質量の検出を容易且つ的確に行うことができる。また、各荷重検出部で検出された荷重の合計から試験台の質量を減ずることにより、試験体の質量を演算することができる。
また、重力式であるにもかかわらず、従来のようにピボット等を利用することなく試験体の不釣合い状態を測定することができる。従って、試験台の支持構造を簡単にして、製造コストを低減するとともに、十分な強度、耐久性を確保することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明が奏する作用効果に加え、圧縮時に荷重を検出するロードセルにより試験台が直接支持されることから、さらに構造を簡単にすることができる。
また、試験台を上下テーブルのどの位置に着地させても、ロードセルによる荷重検出を的確に行うことができる。すなわち、試験台と上下テーブルとの軸合わせ等の必要がなく、これによっても構造を簡単にすることができ、実用に際して極めて有利である。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２の発明が奏する作用効果に加え、上昇した上下テーブルにより各ロードセルが支持されると、各ロードセルに試験体及び試験台の荷重が作用することから、不釣合い状態の測定が可能な状態となる。
この状態から駆動手段を動作させて上下テーブルを下降させると、休止台により試験台が支持され、試験台の下面に設置された各ロードセルと上下テーブルとが離隔した状態となる。すなわち、試験台の荷重負担は各ロードセルから休止台へと受け渡され、各ロードセルに荷重が作用しない状態となる。
従って、釣合い状態の測定時以外は、休止台を用いて試験台を支持させて各ロードセルに負荷が加わらないようにし、各ロードセルの耐久性を向上することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２または３の発明が奏する作用効果に加え、記憶手段に試験体の各種類ごとに試験体重量情報と回路校正情報が記憶される。試験体重量情報は試験体の総重量に関する情報であり、また、本発明にあっては前述のように荷重検出部にて検出される荷重の総和に基づいて試験体の総重量を求めることができる。すなわち、種類判別手段により、この試験体重量情報と、各荷重検出部にて検出された荷重の総和と、を比較することにより記憶手段に記憶された試験体の種類のいずれであるかを判別することができる。そして、データ処理手段により、この種類に対応する回路校正情報に基づいて、各荷重検出部に接続された電気回路を校正して、各荷重検出部にて検出されたデータを処理する。
従って、従来のように、作業者が試験体の重量情報を入力したり、回路を校正する情報を入力したりする必要がない。すなわち、試験体の総重量に応じた回路の選択を自動的に行うことができ、実用に際して極めて有利である。

図１から図６は本発明の一実施形態を示すもので、図１は釣合い試験機の全体正面図、図２は試験体の不釣合い量を測定する状態の釣合い試験機の正面図、図３は釣合い試験機の上面図、図４は釣合い試験機の概略構成ブロック図、図５は表示パネルの画面を示した図、図６は上下テーブルを下降させた状態の釣合い試験機の正面図である。

図１に示すように、この釣合い試験機１は、いわゆる重力式と呼ばれるものであり、試験体２を回転させることなく、静的な状態における試験体２の測定軸３まわりの釣合い状態を測定し、試験体２の釣合い状態を表示器１２に表示させる。図３に示すように、釣合い試験機１は、試験体２が載置される円盤状の試験台４と、試験台４の下面に周方向について約１２０°の間隔で並設される３つのロードセル５と、各ロードセル５に電気的に接続される制御部６と、を備えている。また、図１に示すように、この釣合い試験機１は、各ロードセル５を支持し上下方向へ移動自在の上下テーブル７と、この上下テーブル７を上下に移動させる駆動手段としてのシリンダ８と、下降した上下テーブル７を支持する休止台９と、を備えている。本実施形態のシリンダ８は、従来公知のエアハイドロ制御により駆動する。すなわち、図示しないエアハイドロユニットにエアを供給することにより、シリンダ８の油圧を制御するよう構成されている。

試験台４は、中心軸が測定軸３と略一致するよう構成され、各ロードセル５がボルト１０により固定される。

図２に示すように、各ロードセル５は、径方向に延びる支持部５ａと、支持部５ａの下面における径方向外側に設けられた検出部５ｂと、を有する。図４に示すように、各検出部５ｂは、それぞれアンプ１１を介して制御部６と接続される。制御部６は、試験機１の動作状態、測定された試験体２の釣合い状態等を表示する表示器１２と接続される。

図３に示すように、上下テーブル７は上面視にて略三角形状を呈している。本実施形態においては、上下テーブル７の各頂点付近に、各ロードセル５の検出部に対応して径方向外側へ延長された延長部７ａが形成されている。図２に示すように、上下テーブル７は、土台１３に形成されたガイド１３ａに包囲され上下に延びる金属製のガイド軸７ｂを有する。図３に示すように、本実施形態においては、ガイド１３ａ及びガイド軸７ｂは１２０°の間隔で周方向へ３つ並べられている。また、上下テーブル７の中央には、試験台４及び土台１３と係合する軸部材７ｃが固定されている。

これにより、シリンダ８を駆動すると、上下テーブル７が上昇して各ロードセル５の検出部５ｂと接触して、試験台４ごと試験体２が支持される（図２参照）。このとき、上下テーブル７には各ガイド軸７ｂが周方向に等間隔に配されていることから、上下テーブル７は滑らかに上昇する。すなわち、上昇時において上下テーブル７に偏った力やモーメントが作用して、上下テーブル７が傾くことはない。

制御部６は、各ロードセル５から出力される電気的信号を質量に換算する測定回路１００を有する。また、制御部６は、ＣＰＵ１０１、ＥＥＰＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３等を有する。

ＥＥＰＲＯＭ１０２には、各ロードセル５にて検出された３つの質量から、試験体２の不釣合い量１１０を演算する不釣合い量演算プログラム１１１が記憶されている。すなわち、制御部６が演算手段をなしている。本実施形態においては、この不釣合い量１１０は、角度に関する量１１０ａと、質量に関する量１１０ｂとからなる。

また、記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ１０２には、試験体２の複数の種類ごとに設定された試験体重量情報１１２及び回路校正情報１１３が記憶されている。試験体重量情報１１２は試験体２の総重量に関する情報であり、回路校正情報１１３は試験体２に応じた測定回路１００の校正に関する情報である。これら各情報１１２，１１３は、予めＥＥＰＲＯＭ１０２に記憶された特定の試験体２についての情報であってもよいし、現実に測定された試験体２の情報に基づいて後発的にＥＥＰＲＯＭ１０２に書き込まれた情報であってもよい。

また、本実施形態においては、ＥＥＰＲＯＭ１０２には、各ロードセル５にて検出された荷重の総和と、試験体重量情報１１２とを比較して試験体２の種類を判別する種類判別プログラム１１４が記憶されている。さらに、種類判別プログラム１１４により判別された試験体２の種類に対応する回路校正情報１１３に基づき、各ロードセル５にて検出されたデータを処理するデータ処理プログラム１１５が記憶されている。すなわち、本実施形態においては、制御部６が種類判別手段及びデータ処理手段をなしている。

以上のように構成された釣合い試験機１によれば、試験体２の釣合い状態を測定するに際し、試験体２を試験台４に載置し、各ロードセル５により試験台４ごと試験体２の荷重を検出する。本実施形態においては、シリンダ８を動作させて上下テーブル７を上昇させ、図１に示すように上下テーブル７により各ロードセル５が支持されると、各ロードセル５に試験体２及び試験台４の荷重が作用することから、不釣合い状態の測定が可能な状態となる。次いで、各ロードセル５ごとの荷重から、試験体２の測定軸３まわりの不釣合いの角度に関する量１１０ａ及び質量に関する量１１０ｂを演算して、図５に示すように表示器１２に表示する。尚、図５に示すように、表示器１２は、ディスプレイ部１２ａと、複数の操作ボタン１２ｂとを有している。

このとき、各ロードセル５は、それぞれ測定軸３から均等距離で互いに測定軸３まわりに等間隔に配されているので、試験体２に不釣合いがある場合は、いずれかのロードセル５にて他のロードセル５に比して大きな荷重が検出される。これにより、不釣合いの角度及び質量の検出を容易且つ的確に行うことができる。また、各ロードセル５で検出された荷重の合計から試験台の質量を減ずることにより、試験体２の質量を演算することができる。

このように、各ロードセル５にて検出される荷重の総和に基づいて試験体の総重量を求めることができる。そして、種類判別プログラム１１４により、試験体重量情報１１２と、各ロードセル５にて検出された荷重の総和と、を比較することによりＥＥＰＲＯＭ１０２に記憶された試験体２の種類のいずれであるかを判別することができる。そして、データ処理プログラム１１５により、この種類に対応する回路校正情報１１３に基づいて、各ロードセル５に接続された測定回路１００を校正して、各ロードセル５にて検出されたデータを処理する。
従って、従来のように、作業者が試験体２の重量情報を入力したり、測定回路１００を校正する情報を入力したりする必要がない。すなわち、試験体２の総重量、重心位置、形状等に応じた回路の選択を自動的に行うことができ、実用に際して極めて有利である。

また、重力式であるにもかかわらず、従来のようにピボット等を利用することなく試験体２の不釣合い状態を測定することができる。従って、試験台４の支持構造を簡単にして、製造コストを低減するとともに、十分な強度、耐久性を確保することができる。特に、本実施形態においては、試験台４が、圧縮されると荷重を検出するロードセル５により直接支持されることから、構造を簡単にすることができる。また、試験台４を上下テーブル７のどの位置に着地させても、ロードセル５による荷重検出を的確に行うことができる。すなわち、試験台４と上下テーブル７との軸合わせ等の必要がなく、これによっても構造を簡単にすることができ、実用に際して極めて有利である。

そして、不釣合い量１１０の測定が終了した後、シリンダ８を駆動して上下テーブル７を下降させると、図４に示すように、休止台９により試験台４が支持され、試験台４の下面に設置された各ロードセル５と上下テーブル７とが離隔した状態となる。これにより、試験台４の荷重負担は各ロードセル５から休止台９へと受け渡され、各ロードセル５に荷重が作用しない状態となる。従って、釣合い状態の測定時以外は、休止台９を用いて試験台４を支持させて各ロードセル５に負荷が加わらないようにし、各ロードセル５の耐久性を向上することができる。

尚、前記実施形態においては、３つのロードセル５を測定軸３まわりに約１２０°間隔で並べたものを示したが、測定軸３まわりに等間隔であれば４以上のロードセル５により試験台４を支持するようにしても同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施形態においては、エアハイドロ制御のシリンダ８により上下テーブル７を上下に移動させるものを示したが、駆動手段として例えばエアシリンダ、電動モータ等を用いてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態を示すものであり、釣合い試験機の全体正面図である。 試験体の不釣合い量を測定する状態の釣合い試験機の正面図である。 釣合い試験機の上面図である。 釣合い試験機の概略構成ブロック図である。 表示パネルの画面を示した図である。 上下テーブルを下降させた状態の釣合い試験機の正面図である。

符号の説明

１ 釣合い試験機
２ 試験体
３ 測定軸
４ 試験台
５ ロードセル
６ 制御部
７ 上下テーブル
８ シリンダ
９ 休止台
１００ 測定回路
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＥＥＰＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１１０ 不釣合い量
１１０ａ 角度に関する量
１１０ｂ 質量に関する量
１１１ 不釣合い量演算プログラム
１１２ 試験体重量情報
１１３ 回路校正情報
１１４ 種類判別プログラム
１１５ データ処理プログラム

Claims (4)

1. 試験体における鉛直方向の測定軸まわりの不釣り合い量を測定する重力式の釣合い試験機であって、
   測定時に前記試験体が載置される試験台と、
   前記試験台を前記測定軸から均等距離且つ均等荷重で支持し、該測定軸まわりに等間隔に配された少なくとも３つの荷重検出部と、
   前記試験台に前記試験体を載置した状態で、各荷重検出部にて検出された荷重から、前記試験体の測定軸まわりの不釣り合いの角度及び質量を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする釣合い試験機。
2. 前記各荷重検出部は前記試験台側に設けられたロードセルを有することを特徴とする請求項１に記載の釣合い試験機。
3. 前記各ロードセルを支持し上下方向へ移動自在の上下テーブルと、
   前記上下テーブルを上下に移動させる駆動手段と、
   前記上下テーブルの下降時に前記試験台を支持する休止台と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の釣合い試験機。
4. 前記試験体の複数の種類ごとに設定された試験体重量情報及び回路校正情報が記憶される記憶手段と、
   前記各荷重検出部にて検出された荷重の総和と、各試験体重量情報と、を比較して前記試験体の種類を判別する種類判別手段と、
   前記種類判別手段により判別された前記試験体の種類に対応する回路校正情報に基き、前記各荷重検出部にて検出されたデータを処理するデータ処理手段と、を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の釣合い試験機。

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