JP3437052B2 - ねじり試験機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、工具等の被試験物
に所定のトルクを加圧して試験を行うねじり試験機に関
する。さらに特定すれば、本発明は上記のねじり試験の
試験トルクが低い場合においても、これを正確に測定す
ることができるねじり試験機に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】一般に、被試験物、たとえばスパナ、ラ
チエットレンチ、ソケット等の工具の品質を保証するた
めに、耐力トルク破壊トルク等の試験、各種のねじり試
験を行うねじり試験機がある。 【０００３】このようなねじり試験機は、一般的に被試
験物保持機構と、この被試験物保持機構に取り付けられ
た被試験物に所定のトルクを加圧するトルク加圧機構と
を備えている。 【０００４】上記の被試験物保持機構は、被試験物が取
り付けられる取付フランジ部材を備え、この取付フラン
ジ部材は軸および軸受により回転自在に支承されてい
る。そして、この軸の端部にはアームが取付けられ、こ
のアームの先端部にはロードセルが連結されている。 【０００５】したがって、上記のトルク加圧機構により
被試験物にトルクが加圧されると、このトルクは上記の
取付フランジ部材、軸を介してアームに伝達され、この
アームの先端部に周方向の荷重が発生し、この荷重を上
記のロードセルにより検出することにより、この加圧ト
ルクを測定するように構成されている。 【０００６】ところで、このような試験機では、測定精
度を向上させるため、上記の軸や軸受、取付フランジ部
材、アーム等はその剛性が十分に大きくなるように構成
され、これらの部材は大形でかつ重量が大きい。また、
上記のようなアームにトルクが作用すると、その先端か
らロードセルに伝達される荷重により軸に大きな曲げま
たは偏心荷重が作用することを前提に設計しなければな
らず、上記の軸や軸受を小形化してその回動抵抗を軽減
するには限界があり、一般にはある程度以下の低トルク
のねじり試験ができないという不具合があった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の事情
に基づいてなされたもので、試験トルクが低トルクの場
合でも、高い精度でねじり試験を行うことができるねじ
り試験機を提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、被試験物保持
機構は、被試験物が取付けられる取付フランジ部材およ
びこれを回転自在に支承する軸および軸受を有し、この
軸にはアームを介してロードセルが設けられ、このロー
ドセルにより上記の被試験物に加圧されるトルクを検出
するねじり試験機において、上記の取付フランジ部材に
選択的に取付けられる低トルク測定機構を備えており、
この低トルク測定機構は、一端部が上記の取付けフラン
ジ部材に選択的に取付けられる本体部と、この本体部の
他端部に回転自在に支承された軸と、この軸の一端部に
取付けられ上記の被試験物が取付けられる取付部材と、
この軸の他端部と上記の本体部側との間に設けられ上記
の軸に作用するトルクを受けてこのトルクを検出するト
ルク変換器とを備えているものである。 【０００９】したがって、低いトルクで試験を行う場合
には、この取付フランジ部材にこの低トルク測定機構を
取付け、この低トルク測定機構の取付部材に被試験物を
装着すれば、この被試験物に作用するトルクは上記の軸
を介してトルク変換器に作用し、トルクを検出すること
ができる。この場合に、このトルクは軸を介して直接的
にトルク変換器に伝達されるので、この軸に偏心荷重等
が作用することがない。よって、この軸および軸受等を
小形化することができ、トルク伝達の損失が小さいの
で、低いトルクを正確に測定することができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態を説明する。まず、本発明の方法を実施するねじり
試験機の一実施形態について説明する。なお、以下の説
明では、被試験物として工具について説明するが、本発
明の方法および試験機は、このような工具に限らず、そ
の他の被試験物一般に適用できるものであることはもち
ろんである。 【００１１】図中の１はこのねじり試験機のベッドであ
り、このベッド１上には被試験物たとえば工具を固定保
持する被試験物保持機構２、およびこの被試験物保持機
構２に保持された工具にねじれを与え、トルクを加圧す
るトルク加圧機構３が設けられている。 【００１２】上記の被試験物保持機構２は、移動台１０
を備えており、この移動台１０は上記のベッド１上にそ
の長手方向すなわち軸方向に沿って配置された一対のレ
ール１１に案内され、このレール１１に沿って移動自在
である。 【００１３】そして、この移動台１１上には、軸１３が
軸方向に水平に配置され、この軸１３は軸受１２によっ
て回転自在に支障されている。そして、この軸１３の一
端部には、取付フランジ部材１４が取付けられ、被試験
物たとえば工具はこの取付けフランジ部材１４に直接、
または適切な治具を介して取付けられる。 【００１４】また、この軸１３の他端部には、トルク測
定機構が設けられている。このトルク測定機構は、上記
の軸１３の他端部に取付けられたアーム１５を備えてお
り、このアーム１５の先端部にはロッド１６の上端部が
連結され、このロッド１６の下端部は上記の移動台１０
上に固定されたロードセル１７に連結されている。 【００１５】したがって、上記の取付フランジ部材１４
に取付けられた工具にトルクが加圧されると、このトル
クは軸１３を介して上記のアーム１５に伝達され、この
アームはロッド１６を押圧し、このロッド１６の押圧力
は上記のロードセル１７によって検出される。よって、
このロードセル１７により検出された荷重、および上記
のアーム１５の長さ等の関係から、上記の工具に加圧さ
れたトルクが検出されるものである。 【００１６】なお、上記のロードセル１７は、荷重が作
用した場合にもほとんど変位せず、また上記の軸１３や
アーム等は剛性が十分に大きく、よって上記の工具等に
トルクが作用した場合でも、この軸１３および取付フラ
ンジ部１４は実質的に回動しない。 【００１７】また、この移動台１０を移動させる移動機
構が設けられ、この移動機構はハンドル１８を備えてお
り、このハンドル１８を手動で回転することによりラッ
クピニオン機構を構成する歯車機構１９がラック２０と
協働し、この移動台１０をベッド１の軸方向に移動させ
ることができる。また、この移動機構は、この移動台１
０を任意の位置に固定する機構が設けられている。 【００１８】また、前記のトルク加圧機構３は以下のよ
うに構成されている。このトルク加圧機構３は基台３０
を備え、この基台３０は上記のベッド１上に固定されて
いる。そして、この基台３０上には、前記の被試験物保
持機構２と同様に、軸３３が軸受３２により軸方向に沿
って水平に配置されている。そして、この軸３３の一端
部には、取付フランジ部材３４が取付けられ、この取付
けフランジ部材３４は上記の被試験物保持機構２の取付
フランジ部材１４に対向し、互いに正確に同軸上に配置
されている。 【００１９】また、上記の基台３０上には減速機構３５
が取付けられ、上記の軸３３はこの減速機構３５の出力
軸に連結されている。上記のベッド１上には、サーボモ
ータ３６が取付けられ、このサーボモータ３６の出力軸
はプーリ３８，３８、およびベルト３７を介して上記の
減速機構３５の入力軸には連結されている。したがっ
て、このサーボモータ３６の回転により、上記の軸３３
および取付フランジ部材３４を所定のトルクが回転され
る。なお、このサーボモータ３６は後述する測定制御装
置により回転制御され、任意のトルクを上記の軸３３に
加圧することができるとともに、この軸３３を任意の角
度だけ正逆任意の回動させ、また任意の角度位置で保持
固定させることができるものである。 【００２０】また、このトルク加圧機構３にはねじり角
度測定機構が設けられている。このねじり角度測定機構
は、上記の軸３３および取付フランジ部材３４の回動角
度を測定することにより、被試験物のねじり回動角度を
測定するものであり、上記の軸３３にはタイミングプー
リ４０が取付けられている。そして、このタイミングプ
ーリ４０、タイミングベルト４１、タイミングプーリ４
３を介して回転角度検出用のロータリーエンコーダ４２
が上記の軸３３に連結され、この軸３３の回転角度に対
応したねじり角度信号を出力する出力するように構成さ
れている。 【００２１】このようなねじり試験機には、たとえば図
６ないし図７に示すように被試験物たとえば工具が装着
される。たとえば、被試験物として六角棒レンチ４６を
試験する場合には、前記の移動機構により移動台１０を
移動させ、取付フランジ部材１４，３４の間の間隔を設
定し、この六角棒レンチ４６を適切なアダプタ部材４５
を介してこれらの取付フランジ部材１４，３４の間に取
付け、取付フランジ部材３４を所定の角度回動させると
ともに所定のトルクを加圧し、この六角棒レンチ４６に
与えられたトルクは前記のロードセル１７により、また
この六角棒レンチ４６のねじれ回動角度は前記のロータ
リーエンコーダ４２により測定する。 【００２２】また、たとえば被試験物としてラチエット
レンチ４８を試験する場合には、適切なアダプタ部材４
７を介してこのラチェットレンチ４８を取付フランジ部
材１４，３４の間に装着し、またソケット４９を試験す
る場合にはこれら取付フランジ１４，３４の間にこのソ
ケット４９を直接装着してもよい。 【００２３】なお、上記の被試験物保持機構２の軸１３
やアーム１５等は剛性が十分に大きくなるような大形の
部材で重量も大きく、また前述のように試験の際に偏心
荷重が作用するため、一般にこの軸１３や軸受３２等の
回動抵抗は大きく、試験の際の加圧トルクの値の小さい
場合には、これらを支承する軸受１２の抵抗等により、
ロードセル１７によるトルク値の測定に誤差が生じるこ
とがある。このため、本発明のねじり試験機では、低ト
ルク測定用として図４に示すような低トルク測定機構５
０が付属装置として備えられている。 【００２４】すなわち、この低トルク測定機構５０は、
略円筒状の本体部５１を備え、その一端部には取付フラ
ンジ５６が設けられ、たとえば上記の取付フランジ部材
１４に取付けられる。また、この本体部５１の他端部に
は、軸５３がベアリング５２によって回転自在に支承さ
れている。なお、この軸５３は、この本体部５１および
取付フランジ部材１４と同軸状に配置されている。 【００２５】また、この軸５３の一端部には、取付部材
５４が設けられ、前述したような被試験物またはそのア
ダプタ部材がこの取付部材５４に取付けられるように構
成されている。また、この軸５３の他端部と上記の本体
部５１または取付フランジ部材１４との間には、トルク
変換器５５が設けられている。このトルク変換器５５
は、作用したトルクを直接電気信号等に変換するもの
で、上記の取付部材５４にトルクが加圧された場合に、
このトルクは軸５３を介してこのトルク変換器５５に作
用し、このトルク変換器５５はこのトルクに対応した電
気信号を出力するものである。 【００２６】なお、この低トルク測定機構５０は、使用
しない場合には上記の取付フランジ部材１４から取り外
されており、低トルクの試験をおこなう場合にのみ上記
のように取付フランジ部材１４に取付けられるものであ
る。 【００２７】図８にはその取付け状態を示し、取付フラ
ンジ部１４にこの低トルク測定機構５０の本体部５１が
取付けられ、この低トルク測定機構５０の取付部材５４
に工具、たとえばソケット４９が取付けられる。 【００２８】また、このねじり試験機には、各機構の作
動を制御するとともにトルクやねじり角度を自動的に測
定し、各種のねじり試験を自動的におこなうための図５
に示すような測定制御装置６０が備えられている。この
測定制御装置６０は、筐体に収納されたユニット化され
ており、図１ないし図３には図示されていないが、たと
えばこのねじり試験機の本体の近傍に設置され、ケーブ
ル等により接続されるものである。 【００２９】この測定制御装置には、制御回路６１が備
えられ、この制御回路６１はたとえば小形汎用のコンピ
ュータにより構成され、たとえばＡ／Ｄボード６２、Ａ
／Ｄボード比較回路６３、Ｄｉｏボード６４等を備えて
おり、所定のプログラムによって作動し、前述した各機
構の作動を制御するとともに、トルク、ねじり回動角度
等の信号を記憶、処理する機能を有している。 【００３０】また、この制御回路６１には、入力手段と
してキーボード６５、マウス６６等が接続され、また表
示手段としてＣＲＴデイスプレイ装置６７、プリンタ６
８等が接続されている。 【００３１】また、上記の制御回路６１には、アンプ回
路６９を介して前述のロードセル１７および低トルク測
定機構のトルク変換器５５が接続されるように構成され
ている。また、この制御回路６１は、シーケンサ回路４
０を介してサーボドライバ回路７１に接続され、このサ
ーボドライバ回路７１により前述したサーボモータ３６
を駆動制御する。また、前述のロータリーエンコーダ４
２は、アンプ回路７２を介してこの制御回路６１に接続
されている。 【００３２】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、本発明のねじり試験機は、工具のね
じり試験には限定されず、その他一般の部品、製品のね
じり試験に適用できるものである。 【００３３】また、本発明の試験機の被試験物保持機
構、トルク加圧機構等の各部の機構の細部の構成は、上
述した実施形態のものには限定されず、その他の機構を
採用可能であることはもちろんである。 【００３４】 【発明の効果】上述の如く本発明は、低いトルクで試験
を行う場合には、被試験物保持機構の取付フランジ部材
に低トルク測定機構を取付け、この低トルク測定機構の
取付部材に被試験物を装着すれば、この被試験物に作用
するトルクは上記の軸を介してトルク変換器に作用し、
トルクを検出することができる。この場合に、このトル
クは軸を介して直接的にトルク変換器に伝達されるの
で、この軸に偏心荷重等が作用することがない。よっ
て、この軸および軸受等を小形化することができ、トル
ク伝達の損失が小さいので、低いトルクを正確に測定す
ることができる等、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のねじり試験機の側面図。 【図２】本発明のねじり試験機の平面図。 【図３】図１の３−３矢視図。 【図４】本発明の低トルク測定機構の縦断面図。 【図５】本発明のねじり試験機の測定制御装置の概略
図。 【図６】工具の装着状態を示す側面図。 【図７】他の工具の装着状態を示す側面図。 【図８】低トルク試験の際の工具の装着状態を示す側面
図。 【符号の説明】 ２ 被試験物保持機構 ３ トルク加圧機構 １４ 取付フランジ部材 １７ ロードセル ３４ 取付けフランジ部材 ５０ 低トルク測定機構 ５１ 本体部 ５３ 軸 ５４ 取付部材 ５５ トルク変換器 ６０ 測定制御装置

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被試験物を保持する被試験物保持機構
   と、この被試験物保持機構に保持された被試験物にねじ
   りを与えて任意のトルクを加圧することができるととも
   にこの被試験物に任意のねじり回動角度を与えた状態に
   おいてこの被試験物のねじり回動角度を固定することが
   できるトルク加圧機構とを備え、 上記の被試験物保持機構は、被試験物が取付けられる取
   付フランジ部材およびこれを回転自在に支承する軸およ
   び軸受を有し、この軸にはアームを介してロードセルが
   設けられ、このロードセルにより上記の被試験物に加圧
   されるトルクを検出するねじり試験機において、 上記の取付フランジ部材に選択的に取付けられる低トル
   ク測定機構を備えており、この低トルク測定機構は、一
   端部が上記の取付けフランジ部材に選択的に取付けられ
   る本体部と、この本体部の他端部に回転自在に支承され
   た軸と、この軸の一端部に取付けられ上記の被試験物が
   取付けられる取付部材と、この軸の他端部と上記の本体
   部側との間に設けられ上記の軸に作用するトルクを受け
   てこのトルクを検出する変換するトルク変換器とを具備
   していることを特徴とするねじり試験機。