JP5553298B2 - 直線往復機構を備えた試験機 - Google Patents
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Description
図1では、かかる直線往復機構100及び移動抵抗試験機300は模式的に示されている。この実施形態では、直線往復機構100は、図2に示すように、クランクケース101と、内周太陽歯車102と、遊星歯車部材103と、クランク部材104とを備えている。なお、図1では、図2中のクランクケース101の右側面を正面にして、直線往復機構100の機構が模式的に示されている。
クランクケース101は、直線往復機構100の各部材を収容するケースである。この実施形態では、クランクケース101は、底を有する筒状の部材であり、図2では、底部111を左側に向け、開口112を右側に向けて横向きに配設されている。クランクケース101の内部には、クランク部材104や内周太陽歯車102など、直線往復機構100の各部材を収容するスペースが形成されている。クランクケース101の底部111の中心には、クランク部材104の軸部158を挿通させる挿通穴113が形成されている。クランクケース101の開口112と、底部111には、それぞれクランク部材104を回転自在に支持する軸受163、164が設けられている。また、クランクケース101の軸方向の中間位置には内周太陽歯車102が固定されている。
内周太陽歯車102は、内周面に歯を有する内歯車である。この実施形態では、内周太陽歯車102は、クランクケース101の内周面の中間位置に形成された段差121に固定されている。
遊星歯車部材103は、内周太陽歯車102と噛み合って自転及び公転する部材である。図3(a)は、この実施形態の遊星歯車部材103を示す側面図である。この遊星歯車部材103は、図3(a)に示すように、遊星歯車131と遊星軸132によって構成されている。
図4は、この遊星歯車部材103のバランスを模式的に示す図である。この実施形態では、遊星歯車部材103は、図2に示すように、遊星歯車131と遊星軸132で構成されており、作用部147には動作部材200(この実施形態では、連接棒305及び被試験物310)が取り付けられている。この遊星歯車部材103は、遊星歯車部材103に作用する遠心力が釣り合い、かつ、遊星歯車部材103の回転軸c2上の任意の位置に作用する遠心力のモーメントが釣り合うように、バランスを調整している。すなわち、この遊星歯車部材103は、図4に示すように、モデル化できる。図4中、c2は遊星歯車部材103の回転軸を、M1は作用部147に連結される被試験物310に相当する質量体を、M2は第1カウンターウェイト148に相当する質量体を、M3は第1バランサー149に相当する質量体をそれぞれ示している。
次に、この直線往復機構100におけるクランク部材104を説明する。クランク部材104は、図2に示すように、内周太陽歯車102の中心線c1と同軸に回転するようにクランクケース101に配設されている。そして、クランク部材104は、遊星歯車部材103を自転及び公転可能に支持している。図5は、クランク部材104の側面図である。図6は、クランク部材104に遊星歯車部材103が組み込まれた状態を示す側面図である。
この実施形態では、図2に示すように、遊星歯車部材103は、軸受161、162を介在させてクランク部材104の装着穴152に回動自在に装着されている。詳しくは、遊星歯車部材103は、第1カウンターウェイト148及び作用部147が、クランク部材104の装着穴152から外に出た状態で、装着穴152に装着されている。遊星軸132の装着軸部146は、図2及び図6に示すように、クランク部材104の装着穴152の底部の開口152aに到達している。かかる装着軸部146に取り付けられた遊星歯車131の歯面は、クランク部材104の装着穴152の底部の開口152aからクランク部材104の外に露出している。
遊星歯車部材103及びクランク部材104は、図2に示すように、クランクケース101に装着されている。クランク部材104は、軸受163、164を介在させて、クランクケース101に回動自在に装着されている。クランク部材104は、クランクケース101に固定された内周太陽歯車102のピッチ円102cの中心線c1と同軸で回転するように装着されている。遊星歯車131は、クランク部材104の装着穴152の底部の開口152aから露出しており、内周太陽歯車102に噛み合っている。
すなわち、遊星歯車部材103は、図1及び図2に示すように、クランク部材104の装着穴152に装着された軸受163、164によって支持されている。また、遊星歯車部材103は内周太陽歯車102と噛み合い、クランク部材104の回転に応じて自転しながら公転する。この直線往復機構100は、図1に示すように、遊星歯車131のピッチ円103cの半径r1と、内周太陽歯車102のピッチ円102cの半径r2との比は、r1:r2=1:2の関係になっている。このため、遊星歯車部材103は、1回公転する毎に2回自転する。
この移動抵抗試験機300では、直線往復機構100は、上述したように、クランクケース101と、内周太陽歯車102と、遊星歯車部材103と、クランク部材104と、作用部147とを備えている。そして、作用部147を通じて被試験物310を直線往復動させることができる。この場合、直線往復機構100は、被試験物310を正確に直線往復動させることができる。また、この直線往復機構100によれば、ボールネジを用いた機構や、油圧シリンダを用いた機構などの他の機構を用いた試験機に比べて、被試験物310の速度を速くできる。また、被試験物310を低速でも安定して直線往復動できるから、被試験物310の速度に自由度がある。被試験物310の速度は、直線往復機構100のクランク部材104に付与する回転速度を調整することによって変えることができる。このため種々の条件で所望の試験が行える。
101 クランクケース
102 内周太陽歯車
102c ピッチ円
103 遊星歯車部材
103c ピッチ円
104 クランク部材
111 底部
112 開口
113 挿通穴
121 段差
131 遊星歯車
132 遊星軸
141 装着穴
146 装着軸部
147 作用部
148 第1カウンターウェイト
149 第1バランサー
149a 基部
149b 錘部
149c 突起
151 軸部
152 装着穴
152a 開口
158 軸部
159 第2カウンターウェイト
160 第2バランサー
161、162 軸受
163、164 軸受
170 フライホイール
200 動作部材
220 サーボモータ(駆動装置)
300 移動抵抗試験機
305 連接棒
306、406 空気軸受(案内部)
306a、406a 外装部材
306b、406b コンプレッサ
310 被試験物
320 平板
330 押し当て機構
340 力検出器
360 ローラ
400 疲労試験機
405 連接棒
410 ゴム材料(被試験物)
420、430 平板
440 ロードセル
460 カウンター
Claims (14)
- 被試験物に直線往復動を作用させる直線往復機構を備えた試験機において、
前記直線往復機構は、
クランクケースと、
前記クランクケースに固定的に配設された内周太陽歯車と、
前記内周太陽歯車のピッチ円直径の2分の1のピッチ円直径を有する遊星歯車を前記内周太陽歯車に噛み合わせつつ自転及び公転する遊星歯車部材と、
前記内周太陽歯車のピッチ円の中心線と同軸に回転するように前記クランクケースに配設され、前記遊星歯車部材を自転及び公転可能に支持するクランク部材と、
前記遊星歯車の回転軸方向の無限遠点から見て遊星歯車のピッチ円上において、前記遊星歯車部材に配設され、前記クランク部材の回転に伴って直線往復動する作用部と、
を備え、
前記遊星歯車部材は、前記遊星歯車部材に作用する遠心力が釣り合い、かつ、前記遊星歯車部材の回転軸上の任意の位置で前記遊星歯車部材に作用する遠心力のモーメントが釣り合い、
前記クランク部材は、前記クランク部材に作用する遠心力が釣り合い、かつ、前記クランク部材の回転軸上の任意の位置で前記クランク部材に作用する遠心力のモーメントが釣り合い、
前記作用部を通じて前記被試験物に直線往復動を作用させる、直線往復機構を備えており、
前記遊星歯車部材は、
前記遊星歯車に取り付けられ、前記遊星歯車のピッチ円の中心線に沿って延びた遊星軸を備え、
前記クランク部材は、
前記クランク部材の回転軸から前記遊星歯車のピッチ円直径の2分の1の距離ずれた位置に、前記内周太陽歯車のピッチ円の中心線に沿って形成され、前記遊星軸が回動自在に装着された装着穴を備え、
前記遊星軸は、
前記クランク部材の装着穴から突出しており、
当該クランク部材の装着穴から突出した前記遊星軸の端部には、動作部材が取り付けられる作用部が設けられており、さらに、
前記遊星歯車部材は、
前記装着穴から突出した部位において、前記作用部から周方向に180度ずれた位置に重心を有する第1カウンターウェイトが設けられ、
前記作用部が設けられた端部とは軸方向に反対側の端部に、前記遊星歯車部材に作用する遠心力を釣り合わせ、かつ、前記遊星歯車部材の回転軸上の任意の位置で前記遊星歯車部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第1バランサーを備え、
前記クランク部材は、
前記遊星軸が前記装着穴から突出した部位から周方向に180度ずれた位置に重心を有する第2カウンターウェイトが設けられ、
前記遊星軸が前記装着穴から突出した部位とは軸方向に反対側の端部に、前記クランク部材に作用する遠心力が釣り合い、かつ、前記クランク部材の回転軸上の任意の位置で前記クランク部材に作用する遠心力のモーメントを釣り合わせる第2バランサーを備えた、直線往復機構を備えた試験機。 - 前記第1バランサーは、遊星歯車部材の回転軸に対して径方向に取り付け位置が変更できる、請求項1に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第1バランサーは、遊星歯車部材の回転軸に対して軸方向に取り付け位置が変更できる、請求項2に記載された直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第1バランサーは、遊星歯車部材の軸方向端部に取り付けられている、請求項2または3に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第1バランサーは交換可能に取り付けられている、請求項1から4までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第2バランサーは、クランク部材の回転軸に対して径方向に取り付け位置が変更できる、請求項1から5までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第2バランサーは、クランク部材の回転軸に対して軸方向に取り付け位置が変更できる、請求項1から6までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記第2バランサーは交換可能に取り付けられている、請求項1から7までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記クランク部材に回転駆動させる駆動装置を備えた、請求項1から8までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 前記駆動装置はサーボモータである、請求項9に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 作用部は、連接棒を介して前記被試験物に接続されており、
前記連接棒が直線往復動するようにガイドする案内部を備えた、請求項1から10までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機。 - 前記案内部は、空気軸受で構成された、請求項11に記載された、直線往復機構を備えた試験機。
- 請求項1から12までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機であって、
前記被試験物を平板に対して直線往復動させる直線往復機構を備え、前記被試験物を平板に押し当てつつ直線往復動させ、前記被試験物と平板との移動抵抗を検査する移動抵抗試験機。 - 請求項1から12までの何れか一項に記載された、直線往復機構を備えた試験機であって、
前記被試験物に直線往復動に伴う力を作用させる前記直線往復機構を備えた、疲労試験機。
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