JP2010122153A - Device for rocking/rotation testing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試験体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置に関するものである。 The present invention relates to a rocking and rotating test apparatus for rocking and rotating a test body.
従来、機械部品の耐久性を試験するため、機械部品の試験体を繰り返し運動させる試験装置が用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to test the durability of a machine part, a test apparatus that repeatedly moves a test piece of the machine part is used.
特許文献1に開示された転がり滑り試験装置は、試験体の揺動運動を繰り返し行い、その耐久性や潤滑性能の評価を行うものである。
1台の試験装置によって機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行う場合、試験体を運動させる駆動部に試験体の抵抗力を計測するセンサを設けると、耐久試験時にこのセンサに過大な負荷がかかり、センサを損傷する可能性がある。このため、駆動部にセンサを取り付けたまま耐久試験を行った後に、このセンサを用いて試験体のフリクション等を測定する性能試験を行うことができなかった。 When performing both endurance tests and performance tests on machine parts, etc. using a single test device, if a sensor that measures the resistance of the test body is provided in the drive unit that moves the test body, this sensor will be excessive during the endurance test Load may damage the sensor. For this reason, after performing an endurance test with the sensor attached to the drive unit, it was not possible to perform a performance test for measuring friction or the like of the specimen using this sensor.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、機械部品等の耐久試験と性能試験との両方を行うことが可能な揺動回転試験装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rocking and rotating test apparatus capable of performing both a durability test and a performance test on mechanical parts and the like.
本発明は、試験体を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置であって、試験体が連結される治具と、この治具を揺動させるとともに回転させる駆動部と、この駆動部と治具との間に設けられ試験体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、抵抗力計測手段に許容値以上の曲げモーメントが作用しない範囲で治具と駆動部の相対変位を許容する相対変位許容間隙を備えることを特徴とするものとした。 The present invention relates to a swing rotation test apparatus that swings and rotates a test body, a jig to which the test body is connected, a drive unit that swings and rotates the jig, and the drive unit. A resistance measuring means that is provided between the jig and that measures the resistance force of the specimen, and a relative that allows relative displacement between the jig and the drive unit within a range in which a bending moment exceeding the allowable value does not act on the resistance measuring means. It was characterized by having a displacement allowable gap.
本発明によると、揺動回転試験装置は、例えば試験体のフリクション性能等を評価する性能試験時に、駆動部が動かされることにより許容値以下の横力が負荷された場合に、治具と駆動部の規制部とが互いに当接せず、この横力に応じた曲げモーメントが抵抗力計測手段に負荷され、抵抗力計測手段の出力信号に基づいて試験体のフリクション性能等を評価することができる。 According to the present invention, the oscillating rotation test apparatus is configured to drive a jig and a drive when a lateral force less than an allowable value is applied by moving the drive unit, for example, during a performance test for evaluating the friction performance of the test specimen. It is possible to evaluate the friction performance and the like of the test specimen based on the output signal of the resistance force measuring means. it can.
試験体の耐久性等を評価する耐久試験時に、駆動部の規制部と治具とが互いに当接し、それ以上の曲げモーメントが抵抗力計測手段に負荷されることを回避し、抵抗力計測手段が保護される。これにより、駆動部と治具との相対変位を規制するロック機構等を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。 During the durability test to evaluate the durability etc. of the test body, the restricting part of the drive part and the jig abut against each other, avoiding any more bending moment being applied to the resistance measuring means, and the resistance measuring means Is protected. Thereby, it is not necessary to provide a lock mechanism or the like for restricting the relative displacement between the drive unit and the jig, and the structure can be simplified.
こうして、1台の揺動回転試験装置によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。 In this way, it is possible to perform a durability test and a performance test with a single oscillating rotation test apparatus, and these tests can be continuously performed while maintaining a constant temperature condition or the like.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
まず、図1に本発明が適用可能な揺動回転試験装置の一例を示す。図1に示す揺動回転試験装置1は、試験体2の揺動と回転を繰り返して作動させる耐久試験を行うとともに、この耐久試験の前後で試験体2のフリクション等を測定する性能試験を行うものである。
First, FIG. 1 shows an example of a swing rotation test apparatus to which the present invention can be applied. The swing
図1は揺動回転試験装置1のセンサ取り付け部を示す断面図である。ここで、互いに直交するX、Y、Zの3軸を設定し、X軸が略水平横方向、Y軸が略水平前後方向、Z軸が略垂直方向に延びるものとし、以下、図1において揺動回転試験装置1の構成について説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sensor mounting portion of the swing
揺動回転試験装置1は、図示しない架台に対してY軸方向に延びる揺動中心軸(Y軸)まわりに揺動するスイングアーム10と、このスイングアーム10に対してベアリング29を介して回転するスピンドル30と、このスピンドル30に対して試験体2を連結する治具50と、架台に対して試験体2を連結する固定治具49とを備え、試験体2をスイングアーム10の揺動中心軸(図示せず)まわりに揺動させるとともに、試験体2をスピンドル30の回転中心軸Oまわりに回転させるようになっている。
The swing /
例えばボールジョイントである試験体2は、互いに回動可能に嵌合するボール4とケージ5とを備え、二つの部材を回動可能に連結する自在継ぎ手として機能するものである。
For example, the
試験体2は、そのボール4が治具50に締結され、そのケージ5が固定治具49に締結される。
The
なお、試験体2はボールジョイントに限らず、二つの部材を回動可能に嵌合する構成を有する他の機械部品でもよい。
In addition, the
揺動回転試験装置1は、性能試験時に、試験体2に負荷をかけた状態でセンサ51、52の計測値に基づいて試験体2のフリクションを測定するようになっている。
The swing
試験体2の抵抗力を計測する抵抗力計測手段として、スピンドル30と治具50との間に、分力センサ51とトルクセンサ52とが設けられる。
A
分力センサ51は、スイングアーム10を揺動させたときに試験体2のフリクションにより発生するX、Yの2軸方向の分力を計測するものである。
The
トルクセンサ52は、スピンドル30により試験体2を回転させたときに試験体2のフリクションにより発生するZ軸まわりの抵抗をトルクとして計測するものである。
The torque sensor 52 measures the resistance around the Z axis generated by the friction of the
スピンドル30に治具50を連結するプリロードボルト(センサ固定ボルト)54が設けられる。このプリロードボルト54は、その端部がスピンドル30に螺合して締結され、スピンドル30の回転中心軸O上に取り付けられる。
A preload bolt (sensor fixing bolt) 54 for connecting the
プリロードボルト54を貫通させる円筒状の芯だしスリーブ48が設けられる。円環状のセンサ51、52は、芯だしスリーブ48の外周面に嵌合して支持される。
A
プリロードボルト54の端部にプリロード用ナット79が螺合し、スピンドル30とプリロード用ナット79との間にセンサ51、52、センサアタッチメント60が並んで締結される。センサ51、52は、プリロードボルト54によって所定の締め付け荷重が付与される。
A
治具50を構成するセンサアタッチメント60は、有底円筒状に形成され、円盤状のセンサアタッチメント底部61と、円筒状のセンサアタッチメント円筒部62を有する。
The
センサアタッチメント円筒部62の環状端部には、円環状のスペーサ57が複数のボルト69を介して締結され、このスペーサ57に治具50が締結される。
An
センサアタッチメント底部61は、プリロード用ナット79とトルクセンサ52との間に介装される。これにより、センサアタッチメント60は、治具50が試験体2から受ける負荷をトルクセンサ52と分力センサ51に伝達する。
The
揺動回転試験装置1は、耐久試験時に、図示しないサーボアクチュエータによって試験体2にZ軸方向とX軸方向の荷重が付与された状態で、試験体2をスイングアーム10の揺動中心軸まわりに揺動させるとともに、試験体2をスピンドル30の回転中心軸Oまわりに回転させる作動が繰り返し行われる。
In the endurance test, the swing /
耐久試験時に、センサ51、52を保護するため、駆動部(スピンドル30)と治具50の間に相対変位許容間隙20が画成される。この相対変位許容間隙20によって、センサ51、52に所定の許容値以上の過大な曲げモーメントが作用しない範囲で治具50と駆動部(スピンドル30)の相対変位が許容される。
In order to protect the
スピンドル30は、円筒状の治具包囲壁31を有し、この治具包囲壁31によってセンサ51、52とセンサアタッチメント60とが包囲される。センサアタッチメント60は治具50の一部として治具包囲壁31によって包囲される。
The
図2にも示すように、相対変位許容間隙20は、センサアタッチメント円筒部62の外周面63と、治具包囲壁31の内周面33に設けられる環状の規制部22との間に、スピンドル30の回転中心軸Oについて半径方向の隙間として画成される。
As shown also in FIG. 2, the relative displacement
治具50と駆動部(スピンドル30)に負荷が働かない自由状態にて、センサアタッチメント円筒部62の外周面63とスピンドル30の内周面33とは、スピンドル30の回転中心軸Oについて同心円上に延び、相対変位許容間隙20は周方向について均等な幅を持つ環状の空間として画成される。これにより、センサ51、52に所定の許容値以上の過大な曲げモーメントが作用しない範囲で治具50と駆動部(スピンドル30)の相対変位が許容される。
The outer
治具50と駆動部(スピンドル30)に負荷が働いてセンサ51、52に曲げモーメントが働くと、センサアタッチメント60がスピンドル30の回転中心軸Oに対して偏心し、センサアタッチメント円筒部62がスピンドル30の内周面33に当接すると、センサアタッチメント60の変位が規制され、それ以上の曲げモーメントがセンサ51、52に負荷されることを回避できる。
When a load is applied to the
これについて詳述すると、水平加振力によりプリロードボルト54が、図3において、プリロードボルト54とセンサ51、52とセンサアタッチメント60の中心線Pは、無負荷時に実線で示すように直線状に延び、水平加振力Fが加わると、2点鎖線で示すように変形する。実際には中心線Pは曲率を持った変形になるが、微少変位の曲率のため、ここでは曲率を無視している。
More specifically, the
治具包囲壁31は、図2においてハッチング部分であり、水平加振力Fに対して十分な剛性を持つものし、センサアタッチメント60が治具包囲壁31の規制部22に当接した後は、水平加振力Fが増加しても、F′は規制部22に当接するまでの曲げ変形をプリロードボルト54に与える力以上に増加しないものとする。
The
センサ51、52に働く曲げモーメントMは、M=F′×iであり、Mをセンサ半径Rで除した値W(=M/R)がセンサ51、52に曲げをかける力として働く。
The bending moment M acting on the
治具包囲壁31の内周面33の内径D1とセンサアタッチメント円筒部62の外径D2との間に画成される相対変位許容間隙20の隙間bは、以下の手順で求められる。
The clearance b of the relative displacement
・まず、センサ51、52の許容曲げモーメントMからプリロードボルト54に働く曲げ力F′を次式で求める。
F′=M/i …(1)
First, the bending force F ′ acting on the
F ′ = M / i (1)
・曲げ力F′によるプリロードボルト54のたわみ量δを、片持ち梁のたわみとして次式で求める。ただし、ただし、Eはプリロードボルト54の縦弾性係数であり、Iはプリロードボルト54の断面二次モーメントとする。
δ=F′×i3/3×E×I=(M/i)×i3/3×E×I=M×i2/3×E×I
…(2)
The amount of deflection δ of the
δ = F '× i 3/ 3 × E × I = (M / i) × i 3/3 × E × I = M × i 2/3 × E × I
... (2)
・プリロードボルト54の撓み量δと相対変位許容間隙20の隙間bの関係は、
i:δ=h:bとして表され、撓み量δを次式で求める。
δ=(i/h)×b …(3)
The relationship between the deflection amount δ of the
i: δ = h: b, and the amount of deflection δ is obtained by the following equation.
δ = (i / h) × b (3)
・相対変位許容間隙20の隙間bを、センサ51、52の許容曲げモーメントMから次式で求める。
(3)式のδを(2)式に代入すると、
(i/h)×b=M×i2/3×E×I
従って、
b=M×h×i/3×E×I …(4)
故に、b≦M×h×i/3×E×Iの関係を満たすように、相対変位許容間隙20の隙間bを設定すれば、センサ51、52にかかる曲げモーメントを許容値以内に収めることができる。
The clearance b of the relative displacement
Substituting δ in equation (3) into equation (2),
(I / h) × b = M × i 2/3 × E × I
Therefore,
b = M × h × i / 3 × E × I (4)
Therefore, if the clearance b of the relative displacement
例えば、許容曲げモーメントMが200N・m、hが8cm、iが6cm、F′が340kgf、Eが2100000kgf/cm2、Iが025cm4、とすると、相対変位許容間隙20の隙間bは、0.6mm程度になる。
For example, if the allowable bending moment M is 200 N · m, h is 8 cm, i is 6 cm, F ′ is 340 kgf, E is 2100000 kgf / cm 2 , and I is 025 cm 4 , the clearance b of the relative displacement
これにより、耐久試験時に、プリロードボルト54に大きな曲げモーメントが負荷されると、駆動部(スピンドル30)の規制部22と治具50とが互いに当接し、それ以上の曲げモーメントがセンサ51、52に負荷されることを回避できる。こうして、センサ51、52が保護される。
As a result, when a large bending moment is applied to the
一方、試験体2のフリクション性能等を評価する性能試験時に、許容値以下の横力が加わるとにより、駆動部(スピンドル30)が相対変位許容間隙20の隙間bの範囲内で動かされて駆動部(スピンドル30)の規制部22と治具50とが互いに当接せず、この横力に応じた曲げモーメントが分力センサ51に負荷され、分力センサ51の出力信号に基づいて試験体2のフリクション性能等を評価することができる。
On the other hand, when a lateral force less than the allowable value is applied during a performance test for evaluating the friction performance or the like of the
本実施の形態では、試験体2を揺動させるとともに回転させる揺動回転試験装置1であって、試験体2が連結される治具50と、この治具50を揺動させるとともに回転させる駆動部(スイングアーム10、スピンドル30)と、この駆動部(スピンドル30)と治具50との間に設けられ試験体2の抵抗力を計測する抵抗力計測手段(センサ51、52)と、抵抗力計測手段(センサ51、52)に許容値以上の曲げモーメントが作用しない範囲で治具50と駆動部(スピンドル30)の相対変位を許容する相対変位許容間隙20を備える構成とした。
In the present embodiment, the swing
上記構成に基づき、揺動回転試験装置1は、試験体2の耐久性等を評価する耐久試験時に、駆動部(スピンドル30)の規制部22と治具50とが互いに当接し、それ以上の曲げモーメントがセンサ51、52に負荷されることを回避し、センサ51、52が保護される。
Based on the above-described configuration, the swing
これにより、駆動部(スピンドル30)と治具50との相対変位を規制するロック機構等を設ける必要がなく、構造の簡素化がはかれる。
Thereby, it is not necessary to provide a lock mechanism or the like for restricting the relative displacement between the drive unit (spindle 30) and the
こうして、1台の揺動回転試験装置によって耐久試験と性能試験とを行うことが可能であり、温度条件等を一定に維持したままこれらの試験を続けて行うことができる。 In this way, it is possible to perform a durability test and a performance test with a single oscillating rotation test apparatus, and these tests can be continuously performed while maintaining a constant temperature condition or the like.
本実施の形態では、駆動部として、揺動中心軸まわりに揺動するスイングアーム10と、このスイングアーム10に対して回転する駆動部(スピンドル30)とを備える。
In the present embodiment, the drive unit includes a
これにより、揺動回転試験装置1は、試験体2を揺動させる動作と試験体2を回転させる動作を同時に行うことができる。
Thereby, the swing
本実施の形態では、駆動部(スピンドル30)に治具50を包囲する治具包囲壁31を設け、相対変位許容間隙20は駆動部(スピンドル30)の回転中心軸Oについて半径方向の隙間として画成される構成とした。
In the present embodiment, a
上記構成に基づき、治具包囲壁31に十分な剛性を持たせられ、センサ51、52に過大な曲げモーメントが負荷されることを回避できる。
Based on the above configuration, the
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 揺動回転試験装置
2 試験体
10 スイングアーム(駆動部)
20 相対変位許容間隙
22 規制部
30 スピンドル(駆動部)
31 治具包囲壁
33 内周面
49 固定治具
50 治具
51 分力センサ(抵抗力計測手段)
52 トルクセンサ(抵抗力計測手段)
54 プリロードボルト
60 センサアタッチメント
DESCRIPTION OF
20 Relative displacement
31
52 Torque sensor (resistance force measuring means)
54
Claims (2)
前記試験体が連結される治具と、
この治具を揺動させるとともに回転させる駆動部と、
この駆動部と前記治具との間に設けられ試験体の抵抗力を計測する抵抗力計測手段と、
前記抵抗力計測手段に許容値以上の曲げモーメントが作用しない範囲で前記治具と前記駆動部の相対変位を許容する相対変位許容間隙を備えたことを特徴とする揺動回転試験装置。 An oscillating rotation test device that oscillates and rotates the test body,
A jig to which the specimen is connected;
A drive unit for swinging and rotating the jig;
Resistance force measuring means for measuring the resistance force of the specimen provided between the drive unit and the jig;
A swing / rotation testing apparatus comprising a relative displacement permissible gap that allows relative displacement between the jig and the drive unit within a range in which a bending moment greater than a permissible value does not act on the resistance force measuring means.
前記相対変位許容間隙を前記駆動部の回転中心軸について半径方向の隙間として画成したことを特徴とする請求項1に記載の揺動回転試験装置。 A jig surrounding wall for surrounding the jig is provided in the driving unit,
2. The swing rotation test apparatus according to claim 1, wherein the relative displacement permissible gap is defined as a radial gap with respect to the rotation center axis of the drive unit.
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