JP2011180089A - 軸体支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸心周りの回転力が負荷される軸体に不要な曲げ応力や軸応力が生じない状態で当該軸体を回転不能若しくは回転自在に支持することのできる軸体支持装置を提供する。
【解決手段】軸体支持装置１０は、平行配置された弾性板１１ａ，１１ｂと、弾性板１１ａ，１１ｂ同士を平行状態で弾性変形可能に接合するため弾性板１１ａ，１１ｂの面方向に離れた位置に対向配置された板状連接部材１２ａ，１２ｂと、を有する２台の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを備え、弾性支持ユニット１０ｘの弾性板１１ａ，１１ｂの面方向と、弾性支持ユニット１０ｙの弾性板１１ａ，１１ｂの面方向と、が互いに交差するように２台の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを上下に配列し、弾性板１１ａ，１１ｂが弾性変形可能な状態を保つように弾性支持ユニット同士１０ｘ，１０ｙを接合し、上方の弾性支持ユニット１０ｘに軸体７０を回転不能に保持する軸支持部材１３を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、疲労試験機の供試体あるいはその他の軸体の支持手段として使用される軸体支持装置に関する。

軸体を特定の拘束状態に保ちながら支持する機構については、従来、様々な方式が提案されているが、本願発明に関連するものとして、例えば、特許文献１記載の「部材支持用自在継手」や特許文献２記載の「試験機」などがある。

特許文献１には、部材に軸方向荷重及び捻り荷重の何れか一方または双方が負荷されるときに荷重を支持する自在継手に起因する偏心量が事実上零である自在継手が記載されている。特許文献２には、軸線と直交する方向の変位を防止し、軸荷重の倒れ及び曲がりを回避する機能を備えた試験機が記載されている。

特開２００３−１１４１７９号公報 特開２００４−１０８９３３号公報

特許文献１記載の「部材支持用自在継手」は荷重軸心の偏心量を実質的に零とし、曲げモーメントの生成をなくすことはできるが、軸体を回転自在に支持することができない。また、特許文献２記載の「試験機」は、負荷軸に軸方向の圧縮力を負荷したときの当該負荷軸の折れ及び曲がりを防止することはできるが、不要な曲げ応力が生じない状態で軸体を支持することができない。

本発明が解決しようとする課題は、軸心周りの回転力が負荷される軸体に不要な曲げ応力や軸応力が生じない状態で当該軸体を回転不能若しくは回転自在に支持することのできる軸体支持装置を提供することにある。

本発明の軸体支持装置は、互いに平行をなすように配置された複数の弾性板と、複数の前記弾性板同士を平行状態で弾性変形可能に接合するため前記弾性板の面方向に離れた位置に対向配置された複数の連接部材と、を備えた弾性支持ユニットを複数備え、前記弾性支持ユニットの弾性板の面方向と、他の前記弾性支持ユニットの弾性板の面方向と、が互いに交差するように複数の前記弾性支持ユニットを配列し、それぞれの前記弾性支持ユニットを構成する前記弾性板が弾性変形可能な状態を保つように複数の前記弾性支持ユニット同士を接合し、前記弾性支持ユニット配列の端部に位置する前記弾性支持ユニットに軸体を回転不能若しくは回転自在に保持する軸支持部材を設けたことを特徴とする。

このような構成とすれば、２台の弾性支持ユニットを備えた場合、第一の弾性支持ユニットの一部に設けられた軸支持部材は当該弾性支持ユニットの弾性板が変形可能なｘ方向に移動可能となり、第一の弾性支持ユニット全体は、これに接合された第二の弾性支持ユニットの弾性板が変形可能な前記ｘ方向と交差するｙ方向に移動可能となるため、軸支持部材は互いに交差するｘ方向、ｙ方向に移動可能となる。

また、３台の弾性支持ユニットを備えた場合、前記第一及び第二の弾性支持ユニット全体は第二の弾性支持ユニットに接合された第三の弾性支持ユニットの弾性板が変形可能なｚ方向に移動可能となるため、軸支持部材は互いに交差するｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動可能となる。

従って、前記軸支持部材に軸体を回転不能若しくは回転自在に取り付ければ、軸体はｘ方向及びｙ方向の２方向若しくはｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の３方向に移動可能に支持されるので、軸心周りの回転力が負荷される軸体に不要な曲げ応力や軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で、当該軸体を回転不能若しくは回転自在に支持することができる。なお、４台以上の弾性支持ユニットを備えた構成とすることも可能であり、その場合、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向のうちの特定方向の移動度を高めたり、拘束力を高めたりすることができる。なお、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向のうちの２方向間の交差角度は限定しないが、例えば、２方向が互いに直角をなす配置とすることができる。

一方、前記弾性支持ユニット若しくは前記軸支持部材に制振ダンパを連接することもできる。このような構成とすれば、弾性支持ユニットや軸支持部材の振動を制振ダンパで減衰することができるので、軸体の安定保持に有効である。

本発明により、軸心周りの回転力が負荷される軸体に不要な曲げ応力や軸応力が生じない状態で当該軸体を回転不能若しくは回転自在に支持することのできる軸体支持装置を提供することができる。

本発明の第一実施形態である軸体支持装置を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態である軸体支持装置を示す斜視図である。 本発明の第三実施形態である軸体支持装置を示す斜視図である。 本発明の第四実施形態である軸体支持装置を示す斜視図である。 本発明の第五実施形態である軸体支持装置を用いた供試体保持構造を示す斜視図である。 本発明の第六実施形態である軸体支持装置を用いた軸体保持装置を示す斜視図である。

以下、図１〜図６に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１に示す軸体支持装置１０は、互いに平行をなすように配置された複数の弾性板１１ａ，１１ｂと、複数の弾性板１１ａ，１１ｂ同士を平行状態で弾性変形可能に接合するため弾性板１１ａ，１１ｂの面方向に離れた位置に対向配置された複数の板状をした連接部材１２ａ，１２ｂと、を備えた２台の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを備え、弾性支持ユニット１０ｘの弾性板１１ａ，１１ｂの面方向と、弾性支持ユニット１０ｙの弾性板１１ａ，１１ｂの面方向と、が互いに直角をなすように２台の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを上下に配列し、それぞれの弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを構成する弾性板１１ａ，１１ｂが弾性変形可能な状態を保つように複数の弾性支持ユニット同士１０ｘ，１０ｙを接合し、上方に位置する弾性支持ユニット１０ｘに軸体７０を回転不能に保持する軸支持部材１３が付設されている。

弾性支持ユニット１０ｙは連接部材１２ｂを下側にしてベース部材１４上に固定され、弾性支持ユニット１０ｙの上方に位置する弾性支持ユニット１０ｘは、弾性支持ユニット１０ｙの上側の連接部材１２ａに対して弾性支持ユニット１０ｘの下側の弾性板１１ｂが平行をなすように隙間１５を隔てて配列され、弾性支持ユニット１０ｘの連接部材１２ｂの側面と弾性支持ユニット１０ｙの連接部材１２ａの側面とを剛性の高い三角板状の接合部材１６で連結することによって２台の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙ同士が接合されている。

また、軸支持部材１３は、上方の弾性支持ユニット１０ｘの連接部材１２ａの外面に固定され、軸体７０は、その軸心７０ｃが、弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙを構成する全ての弾性板１１ａ，１１ｂと平行をなす状態で軸支持部材１３に回転不能に保持されている。

このような構成とすれば、弾性支持ユニット１０ｘに固定された軸支持部材１３は当該弾性支持ユニット１０ｘの弾性板１１ａ，１１ｂが変形可能なｘ方向に移動可能となり、弾性支持ユニット１０ｘ全体は、これと接合された弾性支持ユニット１０ｙの弾性板１１ａ，１１ｂが変形可能な前記ｘ方向と直角なｙ方向に移動可能となるため、軸支持部材１３は互いに直交するｘ方向、ｙ方向に移動可能となる。また、弾性支持ユニット１２ｘ，１２ｙの弾性板１１ａ，１１ｂの弾性変形能により、軸支持部材１３はｘ方向の軸周り及びｙ方向の軸周りを中心に僅かに回転可能である。

従って、軸支持部材１３に回転不能に取り付けられた軸体７０はｘ方向及びｙ方向に移動可能に支持されるので、軸体７０にｘ方向及びｙ方向の不要な曲げ応力が生じない状態で且つ当該軸体７０をｚ方向の軸周りに回転不能に支持することができる。なお、軸支持部材１３と軸体７０との間に軸受などを介在させれば軸体７０を回転自在に保持する構成とすることもできる。

次に、図２に示す軸体支持装置２０は、図１に示す軸体支持装置１０を構成する下側の弾性支持ユニット１０ｙをｘ方向の周りに９０度回転させた弾性支持ユニット１０ｚを備えた構造となっている。このような構成とすれば、軸支持部材１３に取り付けられた軸体７０はｘ方向及びｚ方向に移動可能に支持されるので、軸体７０に不要なｘ方向の曲げ応力及び軸体７０の軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で当該軸体７０をｚ方向の軸周りに回転不能（若しくは回転自在）に支持することができる。また、弾性支持ユニット１２ｘ，１２ｚの弾性板１１ａ，１１ｂの弾性変形能により、軸支持部材１３はｘ方向の軸周り及びｙ方向の軸周りを中心に僅かに回転可能である。その他の部分の構造、機能は軸体支持装置１０と同じである。

次に、図３に示す軸体支持装置３０は、図２に示す弾性支持ユニット１０ｚの上に、図１に示す弾性支持ユニット１０ｙを載置し、連接部材１２ａ，１２ｂ同士を固定し、弾性支持ユニット１０ｙの上側に位置する連接部材１２ａの上面に軸支持部材１３を固定した構造となっている。

このような構成とすれば、軸支持部材１３に取り付けられた軸体７０はｙ方向及びｚ方向に移動可能に支持されるので、軸体７０に不要なｙ方向の曲げ応力及び軸体７０の軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で当該軸体７０をｚ方向の軸周りに回転不能（若しくは回転自在）に支持することができる。また、弾性支持ユニット１２ｙ，１２ｚの弾性板１１ａ，１１ｂの弾性変形能により、軸支持部材１３はｘ方向の軸周りに僅かに回転可能である。その他の部分の構造、機能は軸体支持装置１０，２０と同じである。

次に、図４に示す軸体支持装置４０は、図１に示す弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙ及び図２に示す弾性支持ユニット１０ｚが、この順番で上から順に配列され、最上部に位置する弾性支持ユニット１０ｘの連接部材１２ａの外面に軸支持部材１３が固定された構造となっている。

このような構成とすれば、弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙ全体は弾性支持ユニット１０ｙと接合された弾性支持ユニット１０ｚの弾性板１１ａ，１１ｂが変形可能なｚ方向に移動可能となるため、軸支持部材１３は互いに直交するｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動可能となる。また、弾性支持ユニット１２ｙ，１２ｙの弾性板１１ａ，１１ｂの弾性変形能により、軸支持部材１３はｘ方向、ｙ方向を中心に僅かに回転可能である。

従って、軸支持部材１３に取り付けられた軸体７０はｘ方向，ｙ方向及びｚ方向に移動可能に支持されるので、軸体７０に不要なｘ方向及びｙ方向の曲げ応力及び軸体７０の軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で当該軸体７０をｚ方向の軸周りに回転不能（若しくは回転自在）に支持することができる。その他の部分の構造、機能は軸体支持装置１０，２０，３０と同じである。

次に、図５に示す軸体支持装置５０は、疲労試験機（図示せず）の供試体保持構造５１に組み込まれている。軸体支持装置５０は、図１に示す軸体支持装置１０の弾性支持ユニット１０ｘ，１０ｙと同機能を有する弾性支持ユニット５０ｘ，５０ｙがベース部材５７上に固着された固定板５８から浮かせた状態で複数の弾性板５９を介して固定板５８に取り付けられている。弾性板５９の面方向はｙ方向と平行（ｚ方向と直角）をなしている。上側の弾性支持ユニット５０ｘの連接部材５２ａの外面に供試体固定台５２が固定されている。供試体固定台５２は図１に示す軸体支持装置１０の軸支持部材１３に相当する。

軸体支持装置５０と反対側のベース部材５７上には、疲労試験機（図示せず）の支軸５６を軸支する軸支持部材５５が立設され、軸支持部材５５を軸体支持装置５０側に貫通した支軸５６の先端に供試体固体台５４が固定され、供試体固定台５２，５４との間に供試体５３がセットされている。供試体固定台５２とベース部材５７との間に制振ダンパ１７が取り付けられている。

このような構成とすれば、供試体固定台５２は互いに直交するｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動可能となり、供試体固定台５２に一方の端部が回転不能に取り付けられた供試体５３はｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動可能に支持されるため、供試体５３に不要なｘ方向及びｙ方向の曲げ応力及び供試体５３の軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で支持することができる。従って、試験精度に悪影響を及ぼす不要な曲げ力を排除することができ、供試体５３のセッティング作業も容易である。

また、供試体固定台５２とベース部材５７との間に制振ダンパ１７を取り付けたことにより、弾性支持ユニット５０ｘ，５０ｙや供試体保持台５２の振動を制振ダンパ１７で減衰することができるので、供試体５３の安定保持に有効である。

次に、図６に示す軸体保持装置６０においては、図５に示す軸体支持装置５０とほぼ同じ構造、機能を有する２台の軸体支持装置６１がベース部材６７上に配置されている。これらの軸体支持装置６１の上側の弾性支持ユニット６１ｘの連接部材６２ａの外面にそれぞれ軸支持部材６３が固定され、二つの軸支持部材６３を連通した状態で軸体６１が回転自在に軸支されている。

二つの軸支持部材６３は、それぞれｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に移動可能であるため、軸体６１に不要なｘ方向及びｙ方向の曲げ応力及び軸体６１の軸方向の引張り応力や圧縮応力が生じない状態で支持することができる。このため、軸体６１が長尺の部材であっても安定した状態で回転自在に軸支することができる。

本発明の軸体支持装置は、疲労試験機の供試体保持手段あるいは長尺の回転軸体の軸支手段などとして広く利用することができる。

１０，２０，３０，４０，５０，６０ 軸体支持装置
１１ａ，１１ｂ，５９ 弾性板
１２ａ，１２ｂ，５２ａ，５２ｂ，６２ａ 連接部材
１０ｘ，１０ｙ，１０ｚ，５０ｘ，５０ｙ 弾性支持ユニット
１３，５５，６３ 軸支持部材
１４，５７，６７ ベース部材
１５ 隙間
１６ 接合部材
１７ 制振ダンパ
５１ 供試体保持構造
５２，５４ 供試体固定台
５３ 供試体
５６ 支軸
５８ 固定板
６０ 軸体保持装置
７０，６１ 軸体

Claims (2)

1. 互いに平行をなすように配置された複数の弾性板と、複数の前記弾性板同士を平行状態で弾性変形可能に接合するため前記弾性板の面方向に離れた位置に対向配置された複数の連接部材と、を備えた弾性支持ユニットを複数備え、
   前記弾性支持ユニットの弾性板の面方向と、他の前記弾性支持ユニットの弾性板の面方向と、が互いに交差するように複数の前記弾性支持ユニットを配列し、それぞれの前記弾性支持ユニットを構成する前記弾性板が弾性変形可能な状態を保つように複数の前記弾性支持ユニット同士を接合し、
   前記弾性支持ユニット配列の端部に位置する前記弾性支持ユニットに軸体を回転不能若しくは回転自在に保持する軸支持部材を設けたことを特徴とする軸体支持装置。
2. 前記弾性支持ユニット若しくは前記軸支持部材に制振ダンパを連接したことを特徴とする請求項１記載の軸体支持装置。

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