JP5279103B2 - 線状体の曲げ、捩じり同時試験機 - Google Patents

Description

本発明は、導線等の線状体の曲げと捩じりを無張力下で同時に試験する線状体の曲げ、捩じり同時試験機に関するものである。

ロボットや自動機器は、延び、縮み、曲げ、回転といった動作をするアームやボディーを有している。また、アームやボディーにはアクチュエータやセンサが取り付けられる場合が多く、これらとコントローラとを結ぶ導線、ファイバー、チューブ等（以下、導線等）もこれらに従った動きをする。アームやボディーには当然に負荷がかかるが、導線等に負荷（張力）をかけると切断の虞がある。このため、若干緩ませて両端を固定する等、張力をかけない取付けにしている。一般に、導線等の太さを決めるには、耐久試験を行って検証する必要があり、特に、近時の導線等は軽量で小形化が求められるから、勢い、細い導線等を使うことになり、試験の重要性は益々高くなっている。

従来からも、曲げと捩じりの試験機はあったが、それぞれ単独で行うものであり、曲げと捩じりを同時に試験するものは存在しなかった。さらに、無張力で行うものも存在しなかった。その理由は、試験対象が無張力で保持される導線等ではなかったからである。ところで、導線等といえども、曲げを伴う動作には、当然捩じりもかかるから、曲げと捩じりを無張力（自重による張力も含む）下で同時に試験する必要がある。下記特許文献１にはゴルフクラブのシャフトの曲げと捩じりを同時に行う試験機が示されているが、シャフトは横に寝かされており、自重による曲げ荷重がかかるようになっている。

特開平０６−３０８８０３号公報

本発明は、導線等の線状体を無張力下で曲げと捩じりを同時に試験できるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、線状体の曲げと捩じりの耐久性を無張力で同時に試験する線状体の曲げ、捩じり同時試験機であり、この同時試験機が、先端に面板が取り付けられて揺動回転する水平な主軸と、主軸の軸芯と振り分けに配されて面板に取り付けられる二本のロールからなる曲げアール設定具と、曲げアール設定具の上方で面板に取り付けられ、面板の揺動回転と連動して軸芯廻りに正逆回転し、線状体の上部を銜えて下方を二本のロールの間を通して垂らすチャックと、線状体の下部をクランプする上下動可能なクランパと、面板とクランパを連結して線状体とで形成される平面が面板の軸芯を通り、面板の揺動に基づく上下ストロークに応じてクランパを上下させて線状体を無張力下に置く吊り索とからなることを特徴とする線状体の曲げ、捩じり同時試験機を提供したものである。

この同時試験機におけるチャックの揺動回転と正逆回転の具体例として、本発明は、請求項２に記載した、主軸の揺動回転力が、一定方向に連続回転する駆動モータの出力軸に取り付けられる駆動アームとロッドで連結されて揺動回転するリングギアと噛み合って主軸に固嵌されるピニオンから付与される手段、請求項３に記載した、駆動アームとロッドを連結する連結ピンが駆動アームの径方向に移動可能に固定できるものであり、連結ピンの位置を変えて主軸の揺動角度を変更する手段、請求項４に記載した、チャックの正逆回転力が、主軸の外周に固定されるベベルギアと面板に取り付けられてベベルギアと噛み合う回転可能なベベルピニオンから付与される手段、請求項５に記載した、チャックとベベルピニオンに相互に噛み合うギアを固嵌し、このギア比を変えてチャックの正逆回転角度を変更する手段を提供する。

請求項１の発明によると、面板を取り付けた主軸、曲げのアールを決定する曲げアール設定具、被試験体である線状体を銜えるチャック、線状体をクランプするクランパ及び線状体に加わる張力に応じてクランパを上下させる吊り索といった比較的簡単な構造で線状体を無張力下で曲げと捩じりの耐久を同時に試験することができる。これにおいて、面板の揺動回転やチャックの正逆回転は主軸を揺動させるだけでできるから、一方回転する駆動モータ一つで足りる。

請求項２の手段によると、主軸、すなわち、面板の揺動回転やチャックの正逆回転が簡単な構造でできるし、請求項３の手段によれば、きわめて簡単な操作で主軸（面板）の揺動角度を変更できる。請求項４の手段によれば、簡単な構造でチャックを正逆回転できるし、請求項５の手段にれば、ギアの交換といったきわめて簡単な操作で正逆回転の回転角度を変更できる。

本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機の斜視図である。 本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機の正面図である。 本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機の側面図である。 本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機の主軸と面板廻りの斜視図である。 本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機の駆動系の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明に係る線状体の曲げ、捩じり同時試験機（以下、同時試験機という）は、ケース１内に回転可能に軸支される水平な主軸２と、主軸２の先端でケース１外に取り付けられる円形の面板３と、面板３の前面に取り付けられる曲げアール設定具４と、曲げアール設定具４の上方の面板３に回転可能に取り付けられるチャック５と、チャック５で銜えられて吊り下げられる被試験体である線状体６と、線状体６の下部をクランプするクランパ７と、面板３とクランパ７を連結する吊り索８とからなる。

主軸２は揺動回転可能に設置される。具体的には、ケース１内に設けられる駆動モータ９の出力軸に駆動アーム１０を取り付け、駆動アーム１０と駆動モータ９の傍に設置されるリングギア１１とをロッド１２で連結したものである。これにおいて、駆動アーム１０の連続回転はリングギア１１の揺動回転に変換されるように駆動アーム１０の回転半径とリングギア１１の径を調整している。なお、リングギア１１の揺動角度は駆動アーム１０とロッド１２の連結ピン１３の位置を変えることで変更できる。主軸２にはピニオン１４が固嵌されており、ピニオン１４はリングギア１１で駆動されるようになっている。

主軸２の軸芯上面板３の前面にはロールベース１５が取り付けられ、ロールベース１５には主軸２の軸芯に対して振り分けに配された所定の太さの二本のロール１６が所定の間隔で突設されており、これで曲げアール設定具４を構成している。後述するように、ロール１６の径で線状体６の曲げアールが決定されるから、曲げアール設定具４としたものである。なお、このロール１６は自転不能なものが基本であるが、自転可能なものもある。

ケース１外に突出する主軸２の外周位置で面板３の裏側ではベベルギア１７がケース１に固定されている。ベベルギア１７にはこれに噛み合うベベルピニオン１８が面板３の裏側に取り付けられるケース１９にそのピニオン軸２０が回転可能に軸支されている。したがって、主軸２の揺動回転に伴って面板３が揺動回転すると、これに連動してベベルピニオン１８は正逆回転する。さらに、ピニオン軸２０にはギア２１が固嵌され、ギア２１は面板３の表側に取り付けられるケース２２で軸支されるチャック５に固嵌されるギア２３とも噛み合っている。したがって、チャック５は面板３の軸芯廻りに揺動回転するとともに、これに連動してギア２３の軸芯廻りに正逆回転する。

なお、チャック５は始動前の状態では面板３の軸芯状真上に下向きになっており、この状態を基本状態として以下の説明における方向を指称する。そして、チャック５には被試験体である線状体６の上部が銜えられる。このチャック５の締緩構造は従来周知のものでよい。

基本状態におけるチャック５に銜えられた線状体６は曲げアール設定具４の二本のロール１６の間を通って下に垂れ下がる。面板３が揺動回転すると、線状体６は一方のロール１６との間で揺動方向に曲げられ、このとき、チャック５が正逆回転すると、線状体６はその方向に捩じられる。しかし、この捩じりを起こすには、線状体６の下部をクランプしておかなければならず、これを行うのがクランパ７である。クランパ７は締付力を発揮できるものであれば何でもよいが、ただ、線状体６の上下に伴って上下できるようになっており、線状体６を常に無張力下に置けるようになっている。

クランパ７の上下動は、ケース１の前面に二本のスライドベース２４を縦に取り付け、このスライドベース２４に対して自由に上下動するスライダ２５を設け、このスライダ２５にクランパ７を取り付けている。クランパ７の上下動は線状体６、すなわち、面板３の揺動に基づく上下ストロークに応じたものである必要があるから、面板３のチャック５より中心側に吊りアーム２６を設け、吊りアーム２６とスライダ２５との間に吊り索８を介在させている。クランパ７と線状体６の上下動を同じにするためには、チャック５とクランパ７の軸芯を結んだ線と吊り索８と面板３及びスライダ２５の連結点を結んだ線でできる平面が面板３の中心を通っている必要がある。

次に、以上の同時試験機による線状体６の試験方法について説明する。まず、線状体６の上部をチャック５で銜える。なお、ここでいう線状体６とは、制御用の信号や流体をやり取りする導線、ファイバー、チューブに限らず、導線を細帯状や丸状に集積したものも含まれる。そして、線状体６をロール１６の間を通して下方に垂らし、クランパ７でクランプする。本発明の同時試験機はこの試験を無張力下で行うものであるから、このときの線状体６には自重による張力もかからないように若干緩ませておく。つまり、クランパ７は吊りアーム２６によって吊り索８で吊っておくのである。駆動モータ９を始動させると、チャック５は面板３と一緒に揺動回転をし、線状体６を揺動側のロール１６に対して曲げる動作を繰り返す。

同時に、チャック５は揺動回転の方向に対応して正逆回転し、線状体６を捩じる動作を繰り返す。これによって曲げと捩じりの耐久性を同時に試験することができるのである。なお、曲げ及び捩じりはその回数をカウントできるようにしておくのはもちろんである。ところで、面板３が揺動すると、チャック５とクランパ７との間隔が長くなり、線状体６はクランパ７を引き上げようとする。このことは吊りアーム２６でクランパ７を吊っている吊り索８でも同じであり、結局、吊り索８でクランパ７を引き上げ、線状体６には張力はかからない。

つまり、線状体６を常に無張力下に置くのである。この点で吊り索８は十分に太くして強度を高めたものにするのが好ましい。なお、試験の趣旨に沿ってロール１６の径や間隔は適宜調整することになる。実際に使用される線状体６の曲げのアール等に即するようにしたものである。これに伴い、ロール１６の径を変えたものを複数用意するとともに、ロール１６の間隔を変更できるようにしておく。

ところで、以上において、面板３との揺動回転の揺動角度は、連結ピン１３を通す駆動アーム１０に設けられた孔を長孔１０ａにしておき、連結ピン１３の位置を長孔１０ａ中で変えるといったきわめて簡単な操作で変更できる。もちろん、これに代えて或いはこれと併用してリングギア１１とピニオン１４とのギア比を変えることでも調整できる。

また、チャック５の正逆回転の回転角度は、ピニオン軸２０に取り付けられるギア２１とチャック５に取り付けられるギア２３のギア比を変えることで調整できる。この場合、二つのギア２１、２３を同時に取り換えことになるが、芯間距離を変える必要はないし、二つのギア２１、２３をピニオン軸２０とチャック５の端々に取り付けておけば、その取り換え操作は容易である。なお、これに代えて或いはこれと併用してベベルピニオン１８の径（歯数）を変えることても調整できる。試験をシビアにするためには、揺動角は１８０°程度、正逆回転角は３６０°程度が多いが、３６０°を超える揺動及び回転も可能である。

以上説明したのは、テストピース（線状体６）を無張力下で曲げと捩じりを同時に試験するものについてであるが、線状体６に張力がかかる状況下でも試験できる。例えば、吊り索８を除去し、クランパ７に錘を吊り下げ、この錘の重量で所要の張力を与えた下での試験もできる。さらに、曲げだけを試験することも可能である。具体的には、チャック５への伝動系を遮断すればよい。

１ ケース
２ 主軸
３ 面板
４ 曲げアール設定具
５ チャック
６ 線状体
７ クランパ
８ 吊り索
９ 駆動モータ
１０ 駆動アーム
１０ａ 〃 の長孔
１１ リングギア
１２ ロッド
１３ 連結ピン
１４ ピニオン
１５ ロールベース
１６ ロール
１７ ベベルギア
１８ ベベルピニオン
１９ ケース
２０ ピニオン軸
２１ ギア
２２ ケース
２３ ギア
２４ スライドベース
２５ スライダ
２６ 吊りアーム

Claims (5)

1. 線状体の曲げと捩じりの耐久性を無張力で同時に試験する線状体の曲げ、捩じり同時試験機であり、この同時試験機が、先端に面板が取り付けられて揺動回転する水平な主軸と、主軸の軸芯と振り分けに配されて面板に取り付けられる二本のロールからなる曲げアール設定具と、曲げアール設定具の上方で面板に取り付けられ、面板の揺動回転と連動して軸芯廻りに正逆回転し、線状体の上部を銜えて下方を二本のロールの間を通して垂らすチャックと、線状体の下部をクランプする上下動可能なクランパと、面板とクランパを連結して線状体とで形成される平面が面板の軸芯を通り、面板の揺動に基づく上下ストロークに応じてクランパを上下させて線状体を無張力下に置く吊り索とからなることを特徴とする線状体の曲げ、捩じり同時試験機。
2. 主軸の揺動回転力が、一定方向に連続回転する駆動モータの出力軸に取り付けられる駆動アームとロッドで連結されて揺動回転するリングギアと噛み合って主軸に固嵌されるピニオンから付与される請求項１の線状体の曲げ、捩じり同時試験機。
3. 駆動アームとロッドを連結する連結ピンが駆動アームの径方向に移動可能に固定できるものであり、連結ピンの位置を変えて主軸の揺動角度を変更する請求項２の線状体の曲げ、捩じり同時試験機。
4. チャックの正逆回転力が、主軸の外周に固定されるベベルギアと面板に取り付けられてベベルギアと噛み合う回転可能なベベルピニオンから付与される請求項１〜３いずれかの線状体の曲げ、捩じり同時試験機。
5. チャックとベベルピニオンに相互に噛み合うギアを固嵌し、このギア比を変えてチャックの正逆回転角度を変更する請求項４の線状体の曲げ、捩じり同時試験機。