JP2018128288A - Torsion tester - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to improve versatility by applying to a plurality of specimens having different torsional torques to be imparted in a torsion test.SOLUTION: A torsion tester 1 for imparting a torsional torque to a specimen W, includes: specimen fixing jigs 70a to 70c for holding the specimen; a torque meter 50 for detecting a torsional torque; and high torque motors 20 and low torque motors 30 which are different from each other in torsional torque to be applied and are coaxially arranged in order. The high torque motors 20 and the low torque motors 30 are disposed on the side of the torque meter 50 in order of decreasing applied torque. Each of the high torque motors 20 and the low torque motors 30 is detachably connected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、供試体に捩りトルクを加え、当該供試体の特性を検出するための捩り試験装置に関する。   The present invention relates to a torsion test apparatus for applying a torsion torque to a specimen and detecting the characteristics of the specimen.

従来、捩り剛性測定装置として、特許文献1に示すようなものが知られている。すなわち、ホースを供試体とした捩り剛性測定装置であって、その一端側を連結できる測定装置固定側連結金具と、供試体の他端側を連結できる測定装置回転側連結金具と、供試体を一定速度で捩ることができる捩り用モータと、捩り用モータの回転により捩られた供試体の捩り回転角度を電気的に検出できる角度メータと、供試体の捩りトルク値を電気的に検出できるトルクメータを備え、トルクメータのトルク検出信号及び角度メータの捩り回転角度検出信号を供試体の捩り剛性としてパソコンにより表示、記録するようにしている。   Conventionally, a torsional rigidity measuring apparatus as shown in Patent Document 1 is known. That is, a torsional rigidity measuring device using a hose as a test piece, a measuring device fixing side connecting bracket capable of connecting one end thereof, a measuring device rotating side connecting bracket capable of connecting the other end of the test piece, and a test piece A torsion motor that can be twisted at a constant speed, an angle meter that can electrically detect the torsional rotation angle of the specimen twisted by the rotation of the torsion motor, and a torque that can electrically detect the torsion torque value of the specimen A meter is provided, and the torque detection signal of the torque meter and the torsional rotation angle detection signal of the angle meter are displayed and recorded by a personal computer as the torsional rigidity of the specimen.

特開2000−74806公報JP 2000-74806 A

上記従来の技術には、以下のような課題があった。すなわち、供試体として複数の種類の部品を用いる場合、捩り剛性その他の特性を検出するためには、当該部品の種類にそれぞれ適した捩りトルクを付与する必要があるが、そのためには複数の捩り試験装置を用意する必要があった。   The above conventional techniques have the following problems. That is, when multiple types of parts are used as the specimen, in order to detect torsional rigidity and other characteristics, it is necessary to apply torsional torques suitable for the types of the parts. It was necessary to prepare test equipment.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、付与すべき捩りトルクが異なる複数の供試体に対して適用して、汎用性を向上させることが可能な捩り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 provides a torsion test apparatus that can be applied to a plurality of specimens having different torsional torques to be applied to improve versatility. With the goal.

上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面は、供試体に捩りトルクを付与する捩り試験装置であって、供試体を保持する保持部と、捩りトルクを検出するトルク検出部と、付与する捩りトルクが互いに異なる複数のトルク負荷手段とが同軸上に順次配設され、前記トルク負荷手段は、付与トルクが小さい順に前記トルク検出部側に配設され、前記複数のトルク負荷手段の各々は、脱着自在に連結されている、捩り試験装置である。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a torsional test apparatus for applying torsional torque to a specimen, a holding part for holding the specimen and a torque detecting part for detecting torsional torque. And a plurality of torque load means having different torsional torques to be applied are sequentially arranged on the same axis, and the torque load means are arranged on the torque detection unit side in order of increasing applied torque, and the plurality of torque loads Each of the means is a torsional testing device that is detachably connected.

以上のような本発明は、付与すべき捩りトルクが異なる複数の供試体に対して適用して、汎用性を向上させることが可能になるという効果を奏する。   The present invention as described above is applied to a plurality of specimens having different torsional torques to be applied, and has an effect that versatility can be improved.

本発明の実施の形態に係る捩り試験装置の構成を示す側面図The side view which shows the structure of the torsion test apparatus which concerns on embodiment of this invention (a)本発明の実施の形態に係る捩り試験装置の要部の構成を示す断面図(b)本発明の実施の形態に係る捩り試験装置の要部の構成を示す断面図(A) Cross-sectional view showing the configuration of the main part of the torsion test apparatus according to the embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view showing the configuration of the main part of the torsion test apparatus according to the embodiment of the present invention 本発明の実施の形態に係る捩り試験装置の動作例のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the operation example of the torsional testing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る捩り試験装置の動作例のフローチャートを示す図The figure which shows the flowchart of the operation example of the torsional testing apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る捩り試験装置1の構成を示す側面図である。   FIG. 1 is a side view showing a configuration of a torsion test apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態の捩り試験装置1は、架台10と、架台10上に同軸に配設された、高トルクモータ20、低トルクモータ30、カップリング40、トルクメータ50、スピンドル60、供試体固定治具70a〜70c、及びスプライン80とを主要な構成として備える。   As shown in FIG. 1, the torsion test apparatus 1 according to the present embodiment includes a gantry 10, a high torque motor 20, a low torque motor 30, a coupling 40, and a torque meter 50 that are coaxially disposed on the gantry 10. The spindle 60, the specimen fixing jigs 70a to 70c, and the spline 80 are provided as main components.

高トルクモータ20は、一例として汎用のモータに減速機を組み合わせることにより実現され、当該汎用のモータよりも高トルクにて動作するモータである。低トルクモータ30は一例としてダイレクトドライブモータにより実現され、固定スタンド31に固定されて高トルクモータ20よりも低いトルクにて動作するモータである。カップリング40は、低トルクモータ30の回転軸S2とトルクメータ50とを結合する手段である。トルクメータ50は高トルクモータ20又は低トルクモータ30により付与された捩りトルクに基づき供試体から伝達されるトルクを電気量として検出する手段であり、後述する制御盤90からの制御に基づき、高トルクモータ20又は低トルクモータ30から付与されるトルクに応じてトルク検出レンジが可変となっている。   As an example, the high torque motor 20 is realized by combining a reduction gear with a general-purpose motor, and is a motor that operates at a higher torque than the general-purpose motor. The low torque motor 30 is realized by a direct drive motor as an example, and is a motor that is fixed to a fixed stand 31 and operates at a torque lower than that of the high torque motor 20. The coupling 40 is a means for coupling the rotary shaft S <b> 2 of the low torque motor 30 and the torque meter 50. The torque meter 50 is a means for detecting the torque transmitted from the specimen based on the torsional torque applied by the high torque motor 20 or the low torque motor 30 as an electric quantity, and is based on the control from the control panel 90 described later. The torque detection range is variable according to the torque applied from the torque motor 20 or the low torque motor 30.

スピンドル60は、供試体固定治具70a〜70cのいずれかと協働して供試体を軸周りに回転自在に固定する手段である。供試体固定治具70a〜70cは供試体を軸周りに固定した状態で固定する手段である。なお、供試体固定治具70a〜70cは、供試体の種類、特性等に応じて、架台10の表面10a上を並進・回転自在に固定される構成としてもよい。また、供試体固定治具は複数でなく単体であってもよい。   The spindle 60 is a means for fixing the specimen rotatably around the axis in cooperation with any of the specimen fixing jigs 70a to 70c. The specimen fixing jigs 70a to 70c are means for fixing the specimen in a state of being fixed around the axis. Note that the specimen fixing jigs 70a to 70c may be configured to be translated and rotated on the surface 10a of the gantry 10 depending on the type and characteristics of the specimen. Further, the specimen fixing jig may be a single piece instead of a plurality.

次に、スプライン80は、高トルクモータ20の回転軸S1と低トルクモータ30の回転軸S2とを脱着自在に結合する手段である。以下、図2(a)(b)の要部断面図を併せて参照して、スプライン80及びその近傍の構成を説明する。   Next, the spline 80 is means for detachably coupling the rotary shaft S1 of the high torque motor 20 and the rotary shaft S2 of the low torque motor 30. Hereinafter, the configuration of the spline 80 and the vicinity thereof will be described with reference to the cross-sectional views of the main parts of FIGS.

図2(a)に示すように、低トルクモータ30の回転軸S2は、低トルクモータ30の本体を貫通してスプライン80側及びカップリング40側の双方に延出し、スプライン80側の端部には、スプライン80と係合するための凸条S2aが設けられる。   As shown in FIG. 2A, the rotation shaft S2 of the low torque motor 30 passes through the main body of the low torque motor 30 and extends to both the spline 80 side and the coupling 40 side, and ends on the spline 80 side. Is provided with a ridge S2a for engaging with the spline 80.

スプライン80は、高トルクモータ20の回転軸S1に対して軸の延出方向に摺動可能に固定されており、低トルクモータ30の回転軸S2との対向側において、回転軸S2の凸条S2aに対応したスプライン溝80aが設けられる。   The spline 80 is fixed so as to be slidable in the extending direction of the shaft with respect to the rotation shaft S1 of the high torque motor 20, and on the side facing the rotation shaft S2 of the low torque motor 30, the ridges of the rotation shaft S2. A spline groove 80a corresponding to S2a is provided.

スプライン80を低トルクモータ30側に摺動させると、図2(b)に示すように、スプライン溝80aに低トルクモータ30の回転軸S2の凸条S2aが嵌合し、回転軸S2は、軸周りの回転がスプライン80により規制される。これにより、スプライン80を介して高トルクモータ20の回転軸S1と低トルクモータ30の回転軸S2とが連結され、一体的に回転可能となる。   When the spline 80 is slid to the low torque motor 30 side, as shown in FIG. 2B, the protrusion S2a of the rotary shaft S2 of the low torque motor 30 is fitted into the spline groove 80a, and the rotary shaft S2 is The rotation around the axis is restricted by the spline 80. Thereby, the rotating shaft S1 of the high torque motor 20 and the rotating shaft S2 of the low torque motor 30 are connected via the spline 80, and can rotate integrally.

なお、スプライン80の回転軸S2への脱着状態は、脱着センサ81により検知され、後述する制御盤90を介して捩り試験装置1の使用者に通知される。これにより、使用者は回転軸S1と回転軸S2とが正しく着脱されているかどうかを確認することができ、装置の使用時の安全性が向上する。   It should be noted that the attachment / detachment state of the spline 80 to the rotation shaft S2 is detected by the attachment / detachment sensor 81 and notified to the user of the torsion test apparatus 1 via the control panel 90 described later. Thereby, the user can confirm whether the rotating shaft S1 and the rotating shaft S2 are correctly attached or detached, and the safety | security at the time of use of an apparatus improves.

次に、制御盤90は、高トルクモータ20及び低トルクモータ30の動作を制御するとともに、トルクメータ50及び脱着センサ81がそれぞれ検知する情報を取得し、処理する手段でる。制御盤90の構成例としては、高トルクモータ20及び低トルクモータ30、並びに供試体を動作させる電源・インバータ等の電源装置、トルクメータ50の検出したトルクを表示する表示装置等を含み、更に、高トルクモータ20及び低トルクモータ30のそれぞれの回転数、トルク等の情報を表示又は外部装置に出力させる構成であるとしてもよい。   Next, the control panel 90 is a means for controlling the operations of the high torque motor 20 and the low torque motor 30, and acquiring and processing information detected by the torque meter 50 and the detachment sensor 81, respectively. Examples of the configuration of the control panel 90 include a high torque motor 20 and a low torque motor 30, a power supply device such as a power source / inverter for operating the specimen, a display device for displaying the torque detected by the torque meter 50, and the like. The information such as the rotational speed and torque of the high torque motor 20 and the low torque motor 30 may be displayed or output to an external device.

以上の構成において、捩り試験装置1は本発明の捩り試験装置に相当し、供試体固定治具70a〜70cは本発明の保持部に相当し、トルクメータ50は本発明のトルク検出部に相当し、高トルクモータ20及び低トルクモータ30は本発明の複数のトルク負荷手段に相当し、高トルクモータ20の回転軸S1と低トルクモータ30の回転軸S2とがスプライン80により脱着自在に結合する構成は、本発明の、複数のトルク負荷手段の各々は、脱着自在に連結されている、構成に相当する。   In the above configuration, the torsion test apparatus 1 corresponds to the torsion test apparatus of the present invention, the specimen fixing jigs 70a to 70c correspond to the holding section of the present invention, and the torque meter 50 corresponds to the torque detection section of the present invention. The high torque motor 20 and the low torque motor 30 correspond to a plurality of torque load means of the present invention, and the rotary shaft S1 of the high torque motor 20 and the rotary shaft S2 of the low torque motor 30 are detachably coupled by the spline 80. This configuration corresponds to the configuration of the present invention in which each of the plurality of torque load means is detachably connected.

本発明の実施の形態の捩り試験装置1は、以上のような構成を備えたことにより、スピンドル60と供試体固定治具70a〜70cのいずれか1つに固定される供試体Wに対して、高トルクモータ20又は低トルクモータ30のいずれかによる捩りトルクを作用させることができる。したがって、付与すべき捩りトルクが異なる複数の供試体に対して適用して、汎用性を向上させることが可能となる。   The torsion test apparatus 1 according to the embodiment of the present invention has the above-described configuration, so that the test specimen W is fixed to any one of the spindle 60 and the specimen fixing jigs 70a to 70c. The torsion torque by either the high torque motor 20 or the low torque motor 30 can be applied. Accordingly, it is possible to improve versatility by applying to a plurality of specimens having different torsional torques to be applied.

更に、本実施の形態の捩り試験装置1においては、同軸配置された高トルクモータ20及び低トルクモータ30のうち、低トルクモータ30側を供試体W側に近接して配設したことにより、以下の効果を奏する。すなわち、上記の構成としたことにより、低トルクモータ30の回転軸S2は高トルクモータ20及び低トルクモータ30双方にて共有される一方、低トルクモータ30は高トルクモータ20の駆動に際して負荷となることがない。これにより、モータの損失を軽減して、装置のパフォーマンスを向上させることが可能となる。   Furthermore, in the torsional testing apparatus 1 of the present embodiment, among the high torque motor 20 and the low torque motor 30 that are coaxially arranged, the low torque motor 30 side is disposed close to the specimen W side, The following effects are achieved. That is, with the above configuration, the rotation shaft S2 of the low torque motor 30 is shared by both the high torque motor 20 and the low torque motor 30, while the low torque motor 30 is loaded with a load when the high torque motor 20 is driven. Never become. Thereby, it is possible to reduce the loss of the motor and improve the performance of the apparatus.

次に、本発明の実施の形態の捩り試験装置1の操作例を、図3及び図4のフローチャートを参照して説明する。なお、供試体Wの例として、自動車部品であるパワートレインのドライブシャフト及びクラッチ並びにカーエアコンのクラッチを用いるものとする。   Next, an operation example of the torsion test apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3 and 4. In addition, as an example of the specimen W, a drive shaft and clutch of a power train, which are automobile parts, and a clutch of a car air conditioner are used.

図3に示すように、ドライブシャフトの試験を行う場合は、スピンドル60及びに供試体固定治具70aにドライブシャフトを固定し、スプライン80を低トルクモータ30の回転軸S2に連結して(S10)、高トルクモータ20を駆動し(S11)、高トルク検出側に設定されたトルクメータ50により捩りトルクを検出する(S12)。   As shown in FIG. 3, when the drive shaft test is performed, the drive shaft is fixed to the spindle 60 and the specimen fixing jig 70a, and the spline 80 is connected to the rotating shaft S2 of the low torque motor 30 (S10). The high torque motor 20 is driven (S11), and the torsion torque is detected by the torque meter 50 set on the high torque detection side (S12).

次に、クラッチの性能試験を行う場合は、スピンドル60及びに供試体固定治具70bにクラッチを固定し、ドライブシャフトの試験の場合と同様、高トルクモータ20の駆動により高トルクを付与して、トルクメータ50により捩りトルクを検出する。なお、高トルクモータ20を駆動させる場合は、同軸配置された低トルクモータ30のトルク検出が0となるよう制御されることが好ましい。更に、低トルクモータ30は、エンコーダとして、連結された回転軸S1及びS2の回転数、回転角等の検出に用い、制御盤90側にて試験データとして出力するようにしてもよい。   Next, when performing a clutch performance test, the clutch is fixed to the spindle 60 and the specimen fixing jig 70b, and high torque is applied by driving the high torque motor 20 as in the case of the drive shaft test. The torsion torque is detected by the torque meter 50. When the high torque motor 20 is driven, it is preferable that the torque detection of the low torque motor 30 arranged coaxially is controlled to be zero. Further, the low torque motor 30 may be used as an encoder to detect the rotation speed, rotation angle, and the like of the connected rotary shafts S1 and S2 and output as test data on the control panel 90 side.

次に、カーエアコンのクラッチの性能試験を行う場合は、図4に示すように、スピンドル60及びに供試体固定治具70cにクラッチを固定し、スプライン80を低トルクモータ30の回転軸S2から切り離して(S20)、低トルクモータ30を駆動し(S21)、低トルク検出側に設定されたトルクメータ50により捩りトルクを検出する(S22)。   Next, when performing a performance test of the clutch of the car air conditioner, as shown in FIG. 4, the clutch is fixed to the spindle 60 and the specimen fixing jig 70c, and the spline 80 is connected to the rotating shaft S2 of the low torque motor 30. Then, the low torque motor 30 is driven (S21), and the torsion torque is detected by the torque meter 50 set on the low torque detection side (S22).

以上のように、本実施の形態の捩り試験装置1によればスピンドル60と供試体固定治具70a〜70cのいずれか1つに固定される供試体Wに対して、高トルクモータ20又は低トルクモータ30のいずれかによる捩りトルクを作用させることができる。これにより、付与すべき捩りトルクが異なる複数の供試体に対して適用でき、装置の汎用性を向上させることが可能となると言う効果を奏する。   As described above, according to the torsional test apparatus 1 of the present embodiment, the high torque motor 20 or the low torque motor 20 or the low test force W fixed to any one of the spindle 60 and the specimen fixing jigs 70a to 70c. Torsional torque by any of the torque motors 30 can be applied. Thereby, the present invention can be applied to a plurality of specimens having different torsional torques to be applied, and the versatility of the apparatus can be improved.

しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記の説明においては、捩り試験装置1は、高トルクモータ20及び低いトルクにて動作する低トルクモータ30を備えたものとしたが、本発明は、付与する捩りトルクが互いに異なる複数のトルク負荷手段とが同軸上に順次配設され、トルク負荷手段は、付与トルクが小さい順にトルク検出部側に配設されるものであればよく、その他の具体的な態様によって限定されない。したがって、互いに異なるトルクを有する3つ以上のモータを、付与トルクが小さい順にトルクメータ側に近接されて同軸配置する構成としてもよい。   However, the present invention is not limited to the above embodiment. In the above description, the torsion test apparatus 1 includes the high torque motor 20 and the low torque motor 30 that operates at a low torque. However, in the present invention, a plurality of torque loads having different torsional torques applied to each other are used. The torque load means may be arranged on the torque detection unit side in ascending order of applied torque, and is not limited by other specific modes. Therefore, it is good also as a structure which arrange | positions coaxially the 3 or more motors which have mutually different torques by adjoining to the torque meter side in order with small applied torque.

更に、上記の説明においては、高トルクモータ20の回転軸S1と低トルクモータ30の回転軸S2との連結はスプライン80を介して行われるものであるとしたが、本発明は、複数のトルク負荷手段の各々が脱着自在に連結されているものであればよく、その連結の具体的な態様によって限定されない。したがって、スプラインの他、摩擦ブッシュその他の締結具等によって実施してもよい。   Further, in the above description, the connection between the rotation shaft S1 of the high torque motor 20 and the rotation shaft S2 of the low torque motor 30 is performed through the spline 80. Any load means may be used as long as it is detachably connected, and is not limited by a specific mode of the connection. Therefore, in addition to the spline, the friction bush or other fasteners may be used.

以上のように、本発明は、供試体に捩りトルクを付与する捩り試験装置であって、供試体を保持する保持部と、捩りトルクを検出するトルク検出部と、付与する捩りトルクが互いに異なる複数のトルク負荷手段とが同軸上に順次配設され、前記トルク負荷手段は、付与トルクが小さい順に前記トルク検出部側に配設され、前記複数のトルク負荷手段の各々は、脱着自在に連結されているものであればよく、その他の具体的な目的、用途、構成によって限定されるものではない。   As described above, the present invention is a torsional test apparatus that applies torsional torque to a specimen, and the holding part that holds the specimen, the torque detection part that detects torsional torque, and the torsional torque to be applied are different from each other. A plurality of torque load means are sequentially arranged on the same axis, and the torque load means are arranged on the torque detector side in ascending order of applied torque, and each of the plurality of torque load means is detachably connected. However, the present invention is not limited by other specific purposes, applications, and configurations.

したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。   Therefore, the present invention may be implemented by adding various modifications to the above embodiment, including those described above, as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

以上のような本発明は、付与すべき捩りトルクが異なる複数の供試体に対して適用して、汎用性を向上させることが可能になるという効果を有し、例えば自動車等の車両その他任意の機械の部品の試験への適用において有用である。   The present invention as described above has an effect that it can be applied to a plurality of specimens having different torsional torques to be applied to improve versatility. Useful in testing machine parts.

1 捩り試験装置
10 架台
10a 表面
20 高トルクモータ
30 低トルクモータ
31 固定スタンド
40 カップリング
50 トルクメータ
60 スピンドル
70〜70c 供試体固定治具
80 スプライン
80a スプライン溝
81 脱着センサ
90 制御盤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torsion test apparatus 10 Base 10a Surface 20 High torque motor 30 Low torque motor 31 Fixed stand 40 Coupling 50 Torque meter 60 Spindle 70-70c Specimen fixing jig 80 Spline 80a Spline groove 81 Desorption sensor 90 Control panel

Claims (1)

供試体に捩りトルクを付与する捩り試験装置であって、
供試体を保持する保持部と、
捩りトルクを検出するトルク検出部と、
付与する捩りトルクが互いに異なる複数のトルク負荷手段とが
同軸上に順次配設され、
前記トルク負荷手段は、付与トルクが小さい順に前記トルク検出部側に配設され、
前記複数のトルク負荷手段の各々は、脱着自在に連結されている、
捩り試験装置。
A torsion test device for applying a torsion torque to a specimen,
A holding part for holding a specimen;
A torque detector for detecting torsion torque;
A plurality of torque load means having different torsional torques to be applied are sequentially arranged on the same axis,
The torque load means is disposed on the torque detection unit side in ascending order of applied torque,
Each of the plurality of torque load means is detachably connected.
Torsion test equipment.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112229614A (en) * 2020-10-16 2021-01-15 中国航发沈阳发动机研究所 Shaft part torsion fatigue test device

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